Номер 326, страница 62 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

326. Смесь, состоящую из бария массой 6,45 г и оксида бария массой 7,42 г, растворили в необходимом количестве воды. Рассчитайте массу образовавшегося гидроксида бария и объём (н. у.) выделившегося газа.

Дано:

$m(Ba) = 6.45 \text{ г}$

$m(BaO) = 7.42 \text{ г}$

В системе СИ масса измеряется в килограммах ($m(Ba) = 0.00645$ кг, $m(BaO) = 0.00742$ кг). Однако для химических расчетов с использованием молярной массы в г/моль удобнее использовать граммы, поэтому дальнейшие вычисления будут проводиться в граммах.

Найти:

$m(Ba(OH)_2) - ?$

$V(H_2) \text{ (н. у.)} - ?$

Решение:

При растворении смеси бария и оксида бария в воде протекают две химические реакции:

1. Взаимодействие бария с водой с образованием гидроксида бария и выделением водорода:

$Ba + 2H_2O \rightarrow Ba(OH)_2 + H_2\uparrow$

2. Взаимодействие оксида бария с водой с образованием гидроксида бария:

$BaO + H_2O \rightarrow Ba(OH)_2$

Для проведения расчетов нам понадобятся молярные массы веществ (с использованием относительных атомных масс: $Ar(Ba)=137, Ar(O)=16, Ar(H)=1$):

$M(Ba) = 137 \text{ г/моль}$

$M(BaO) = 137 + 16 = 153 \text{ г/моль}$

$M(Ba(OH)_2) = 137 + 2 \times (16 + 1) = 171 \text{ г/моль}$

Молярный объем газа при нормальных условиях (н. у.) составляет $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$.

Рассчитаем количество вещества (в молях) для каждого компонента исходной смеси:

Количество вещества бария:

$n(Ba) = \frac{m(Ba)}{M(Ba)} = \frac{6.45 \text{ г}}{137 \text{ г/моль}} \approx 0.04708 \text{ моль}$

Количество вещества оксида бария:

$n(BaO) = \frac{m(BaO)}{M(BaO)} = \frac{7.42 \text{ г}}{153 \text{ г/моль}} \approx 0.04850 \text{ моль}$

Теперь определим массу и объем продуктов реакции.

Гидроксид бария образуется в обеих реакциях. Найдем общее количество вещества $Ba(OH)_2$.

По уравнению реакции (1), из 1 моль $Ba$ образуется 1 моль $Ba(OH)_2$. Количество вещества $Ba(OH)_2$, образовавшегося в первой реакции:

$n_1(Ba(OH)_2) = n(Ba) \approx 0.04708 \text{ моль}$

По уравнению реакции (2), из 1 моль $BaO$ образуется 1 моль $Ba(OH)_2$. Количество вещества $Ba(OH)_2$, образовавшегося во второй реакции:

$n_2(Ba(OH)_2) = n(BaO) \approx 0.04850 \text{ моль}$

Суммарное количество вещества гидроксида бария:

$n_{общ}(Ba(OH)_2) = n_1(Ba(OH)_2) + n_2(Ba(OH)_2) \approx 0.04708 + 0.04850 = 0.09558 \text{ моль}$

Общая масса образовавшегося гидроксида бария:

$m(Ba(OH)_2) = n_{общ}(Ba(OH)_2) \times M(Ba(OH)_2) = 0.09558 \text{ моль} \times 171 \text{ г/моль} \approx 16.344 \text{ г}$

Газообразный водород ($H_2$) выделяется только в первой реакции. Согласно уравнению, из 1 моль $Ba$ образуется 1 моль $H_2$.

Количество вещества водорода:

$n(H_2) = n(Ba) \approx 0.04708 \text{ моль}$

Объём выделившегося водорода при нормальных условиях:

$V(H_2) = n(H_2) \times V_m = 0.04708 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} \approx 1.0546 \text{ л}$

Округлим полученные значения, учитывая точность исходных данных (3 значащие цифры).

$m(Ba(OH)_2) \approx 16.3 \text{ г}$

$V(H_2) \approx 1.05 \text{ л}$

Ответ: масса образовавшегося гидроксида бария составляет 16,3 г, объём выделившегося газа (водорода) при н. у. — 1,05 л.