Номер 7, страница 130 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

7. В результате взаимодействия хлорида бария массой 200 г с серной кислотой выпал осадок сульфата бария массой 100 г. Рассчитайте практический выход продукта реакции. Объясните причины несоответствия практической и теоретической масс сульфата бария в данном случае.

Дано:

$m(BaCl_2) = 200$ г

$m_{практ.}(BaSO_4) = 100$ г

Перевод в систему СИ:
$m(BaCl_2) = 0.2$ кг
$m_{практ.}(BaSO_4) = 0.1$ кг

Найти:

$\eta$ (практический выход) - ?

Причины несоответствия практической и теоретической масс - ?

Решение:

Расчет практического выхода продукта реакции

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия хлорида бария с серной кислотой. Серная кислота взята в избытке.

$BaCl_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HCl$

2. Рассчитаем молярные массы хлорида бария ($BaCl_2$) и сульфата бария ($BaSO_4$), используя периодическую таблицу химических элементов.

$M(BaCl_2) = 137 + 2 \cdot 35.5 = 208$ г/моль

$M(BaSO_4) = 137 + 32 + 4 \cdot 16 = 233$ г/моль

3. Найдем количество вещества хлорида бария ($BaCl_2$), вступившего в реакцию:

$n(BaCl_2) = \frac{m(BaCl_2)}{M(BaCl_2)} = \frac{200 \text{ г}}{208 \text{ г/моль}} \approx 0.9615$ моль

4. Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции, из 1 моль $BaCl_2$ образуется 1 моль $BaSO_4$. Следовательно, теоретически возможное количество вещества сульфата бария равно количеству вещества хлорида бария:

$n_{теор.}(BaSO_4) = n(BaCl_2) \approx 0.9615$ моль

5. Рассчитаем теоретическую массу сульфата бария ($m_{теор.}$), которая могла бы получиться при 100% выходе:

$m_{теор.}(BaSO_4) = n_{теор.}(BaSO_4) \cdot M(BaSO_4) \approx 0.9615 \text{ моль} \cdot 233 \text{ г/моль} \approx 224.03$ г

6. Практический выход ($\eta$) — это отношение массы продукта, полученной практически, к массе, которая должна была получиться теоретически, выраженное в процентах.

$\eta = \frac{m_{практ.}(BaSO_4)}{m_{теор.}(BaSO_4)} \cdot 100\% = \frac{100 \text{ г}}{224.03 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 44.6\%$

Ответ: Практический выход продукта реакции составляет 44.6%.

Объяснение причин несоответствия практической и теоретической масс

Практическая масса продукта (100 г) оказалась значительно меньше теоретически рассчитанной (224.03 г). Практический выход продукта почти никогда не бывает равен 100% по ряду причин. Основными причинами несоответствия в данном случае могут быть:

1. Неполнота протекания реакции. Реакция могла не дойти до конца, то есть часть исходного хлорида бария осталась неиспользованной. Это может произойти из-за недостаточного времени проведения реакции или неоптимальных условий.

2. Механические потери продукта. При выделении осадка сульфата бария из раствора (например, при фильтровании, промывании, переносе из одной емкости в другую) часть продукта неизбежно теряется, оставаясь на стенках посуды, фильтре и т.д.

3. Наличие примесей в исходном реагенте. Исходный хлорид бария массой 200 г мог содержать инертные примеси, которые не вступают в реакцию. В этом случае фактическая масса чистого $BaCl_2$ была меньше 200 г, что и привело к образованию меньшего количества осадка.

4. Частичная растворимость осадка. Хотя сульфат бария считается практически нерастворимым, он все же обладает некоторой, пусть и очень малой, растворимостью. Поэтому часть продукта остается в растворенном виде и теряется вместе с фильтратом.

Скорее всего, низкий выход в данном случае обусловлен совокупностью перечисленных факторов.

Ответ: Причинами несоответствия практической и теоретической масс сульфата бария являются неполнота протекания химической реакции, потери продукта в процессе его выделения и очистки, а также возможное наличие примесей в исходном хлориде бария.