Химия
8 класс
Вопрос
На 60,04 г смеси перекиси и окиси бария подействовали 12,3%-ной серной кислотой (плотность 1,085 г/мл), по окончании реакции избыток кислоты нейтрализовали 80 мл 2,5 н. раствора гидроокиси бария. После отделения осадка получили 351,33 г раствора, к пробе которого массой 5 г по каплям добавили подкисленный раствор перман-ганата калия. При этом выделилось 108,3 мл кислорода (объем измеряли при 17∘С и 740 мм рт. ст.).
Вычислите:
а) процентную концентрацию полученного раствора перекиси водорода;
б) процентное содержание окиси бария в смеси;
в) использованный объем раствора серной кислоты.
Ответ
а. В пересчете на нормальные условия было получено
V0=273⋅108,3⋅740290⋅760=99,2 мл кислорода,
что составляет 99,2:22400=0,00443 моля (расчет можно выполнить по формуле n=pVRT).
Кислород выделяется в результате реакции
5H2O2+2KMnO4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+5O2+8H2O.
Если 1 моль кислорода выделяется на 1 моль H2O2, то 0,00443 моля O2 получаются при участии в реакции 0,00443 моля H2O2 (M=34), масса которых равна 0,00443⋅34=0,15 г. Процентная концентрация H2O2 в растворе составляет
с%=0,15⋅1003=3 %.
б. В 351,3 г раствора содержалось 351,3⋅0,03=10,54 г, или 10,54:34=0,31 моля, H2O2 (M=34)
BaO2+H2SO4=H2O2+BaSO4.
Это количество H2O2 было получено из 0,31 моля, т. е. из 169⋅0,31=52,39гBaO2 (M=169), следовательно, в смеси содержалось 60,04−52,39=7,65 г BaO (M=153), что составляет 7,65:153=0,05 моля. Процентное содержание BaO равно
c%=7,65⋅10060,04=12,7 %.
в.Серная кислота расходовалась в двух параллельно протёкаюцих реакциях
BaO2+H2SO4=BaSO4+H2O2,
BaO+H2SO4=BaSO4+H2O.
В первой из них затрачено 0,31 моля H2SO4, во второй - 0,05 моля H2SO4, т.е. всего израсходовано 0,31+0,05=0,36 моля H2SO4. Избыток серной кислоты был нейтрализован 80 мл 2,5 н. раствора Ba(OH)2, в котором содержалось 0,08⋅2,5=0,2 г-экв, или 0,1 моля, Ba(OH)2, прореагировавших в реакции
Ba(OH)2+H2SO4=BaSO4+2H2O
с 0,1 моля H2SO4. Всего в реакцию вступило 0,31+0,054+0,1=0,46 моля H2SO4.
Масса 0,46 моля H2SO4 (M=98) равна 0,46⋅98=45,08 г.
100 г раствора содержит 12,3 г H2SO4,
х г раствора - 45,08 г H2SO4,
х=366,5 г.
Этот раствор занимал объем 366,5:1,085=337,8 мл.