С3. Рассчитайте массовую долю серной кислоты в растворе, полученном смешением 200 мл 20 %-го раствора серной к-ты плотностью 1,2 г/мл и 150 мл 10%-го раствора нитрата бария плотностью 1,04 г/мл.

Решение:

1. Рассчитаем массу 20% раствора серной кислоты:

\( m_{\text{раствора H₂SO₄}} = V \times \rho = 200 \text{ мл} \times 1.2 \text{ г/мл} = 240 \text{ г} \)

2. Рассчитаем массу серной кислоты в этом растворе:

\( m_{\text{H₂SO₄}} = m_{\text{раствора H₂SO₄}} \times \frac{w}{100\%} = 240 \text{ г} \times \frac{20\%}{100\%} = 48 \text{ г} \)

3. Рассчитаем массу 10% раствора нитрата бария:

\( m_{\text{раствора Ba(NO₃)₂}} = V \times \rho = 150 \text{ мл} \times 1.04 \text{ г/мл} = 156 \text{ г} \)

4. Рассчитаем массу нитрата бария в этом растворе:

\( m_{\text{Ba(NO₃)₂}} = m_{\text{раствора Ba(NO₃)₂}} \times \frac{w}{100\%} = 156 \text{ г} \times \frac{10\%}{100\%} = 15.6 \text{ г} \)

5. Запишем уравнение реакции:

\( \text{H}_2\text{SO}_4 + \text{Ba(NO}_3\text{)}_2 \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow + 2\text{HNO}_3 \)

6. Рассчитаем молярные массы:

M(H₂SO₄) = 1·2 + 32 + 16·4 = 98 г/моль

M(Ba(NO₃)₂) = 137 + (14+16*3)*2 = 137 + 124 = 261 г/моль

M(BaSO₄) = 137 + 32 + 16*4 = 269 г/моль

7. Определим лимитирующий реагент. По реакции, 1 моль H₂SO₄ реагирует с 1 моль Ba(NO₃)₂.

\( \nu(\text{H}_2\text{SO}_4) = \frac{48 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} \approx 0.490 \text{ моль} \)

\( \nu(\text{Ba(NO}_3\text{)}_2) = \frac{15.6 \text{ г}}{261 \text{ г/моль}} \approx 0.060 \text{ моль} \)

Лимитирующим реагентом является \( \text{Ba(NO}_3\text{)}_2 \), так как его меньше по количеству моль.

8. Рассчитаем массу образовавшегося осадка \( \text{BaSO}_4 \) и прореагировавшей \( \text{H}_2\text{SO}_4 \):

Из 0.060 моль \( \text{Ba(NO}_3\text{)}_2 \) образуется 0.060 моль \( \text{BaSO}_4 \).

\( m_{\text{BaSO₄}} = 0.060 \text{ моль} \times 269 \text{ г/моль} \approx 16.14 \text{ г} \)

Прореагировало \( \text{H}_2\text{SO}_4 \): \( \nu = 0.060 \text{ моль} \).

\( m_{\text{H₂SO₄(прореаг.)}}} = 0.060 \text{ моль} \times 98 \text{ г/моль} \approx 5.88 \text{ г} \)

9. Рассчитаем массу оставшейся серной кислоты:

\( m_{\text{H₂SO₄(ост.)}}} = m_{\text{H₂SO₄}} - m_{\text{H₂SO₄(прореаг.)}}} = 48 \text{ г} - 5.88 \text{ г} = 42.12 \text{ г} \)

10. Рассчитаем массу полученного раствора:

Общая масса смешанных растворов = \( 240 \text{ г} + 156 \text{ г} = 396 \text{ г} \).

Масса полученного раствора = масса смешанных растворов - масса осадка:

\( m_{\text{раствора}} = 396 \text{ г} - 16.14 \text{ г} = 379.86 \text{ г} \)

11. Рассчитаем массовую долю серной кислоты в полученном растворе:

\( w_{\text{H₂SO₄}}} = \frac{m_{\text{H₂SO₄(ост.)}}}}{m_{\text{раствора}}} \times 100\% = \frac{42.12 \text{ г}}{379.86 \text{ г}} \times 100\% \approx 11.09\% \)

Ответ: 11.09 %