14. К раствору сульфата алюминия массой 34,2 г и массовой долей 10% прилили избыток раствора нитрата бария. Вычислите массу образовавшегося осадка. В ответе запишите уравнение реакции, о которой идет речь в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение:

1. Найдем массу сульфата алюминия (Al₂(SO₄)₃) в растворе:

Масса раствора = 34,2 г

Массовая доля Al₂(SO₄)₃ = 10% = 0,1

\( m(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3) = m(\text{раствора}) \times w(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3) = 34,2 \text{ г} \times 0,1 = 3,42 \text{ г} \)

2. Найдем молярную массу сульфата алюминия (Al₂(SO₄)₃):

M(Al₂(SO₄)₃) = 2 × M(Al) + 3 × (M(S) + 4 × M(O)) = 2 × 27 г/моль + 3 × (32 г/моль + 4 × 16 г/моль) = 54 г/моль + 3 × (32 + 64) г/моль = 54 г/моль + 3 × 96 г/моль = 54 г/моль + 288 г/моль = 342 г/моль.

3. Найдем количество вещества сульфата алюминия:

\( n(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3) = \frac{m(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3)}{M(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3)} = \frac{3,42 \text{ г}}{342 \text{ г/моль}} = 0,01 \text{ моль} \)

4. Запишем уравнение реакции между сульфатом алюминия и нитратом бария (Ba(NO₃)₂):

Реакция ионного обмена, в результате которой образуется осадок сульфата бария (BaSO₄).

\( \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 + 3\text{Ba(NO}_3)_2 \rightarrow 3\text{BaSO}_4 \text{ (осадок)} \text{+} 2\text{Al(NO}_3)_3 \)

5. Определим количество вещества образовавшегося осадка BaSO₄:

Из уравнения реакции видно, что из 1 моль Al₂(SO₄)₃ образуется 3 моль BaSO₄. Так как нитрат бария взят в избытке, то количество вещества осадка определяется количеством сульфата алюминия.

\( n(\text{BaSO}_4) = n(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3) \times 3 = 0,01 \text{ моль} \times 3 = 0,03 \text{ моль} \)

6. Найдем молярную массу сульфата бария (BaSO₄):

M(BaSO₄) = M(Ba) + M(S) + 4 × M(O) = 137 г/моль + 32 г/моль + 4 × 16 г/моль = 137 г/моль + 32 г/моль + 64 г/моль = 233 г/моль.

7. Вычислим массу образовавшегося осадка BaSO₄:

\( m(\text{BaSO}_4) = n(\text{BaSO}_4) \times M(\text{BaSO}_4) = 0,03 \text{ моль} \times 233 \text{ г/моль} = 6,99 \text{ г} \)

Ответ: Уравнение реакции: \( \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 + 3\text{Ba(NO}_3)_2 \rightarrow 3\text{BaSO}_4 \text{ (осадок)} \text{+} 2\text{Al(NO}_3)_3 \). Масса осадка составляет 6,99 г.