Question

На 66 г смеси оксида и пероксида бария подействовали избытком серной кислоты. После отделения осадка было получено 300 мл раствора, к пробе которого объемом 3 мл по каплям добавляли раствор перманганата калия до полного прекращения выделения кислорода. Объем кислорода составил 67,2 мл. Рассчитайте молярную концентрацию полученного раствора Н2О2, массовую долю ВаО2 в исходной смеси и массу полученного осадка.

Answer 1

1) Ур-я р-ий смеси BaO и BaO2 с H2SO4: а) BaO (M = 153 г/моль) + H2SO4 = BaSO4 (М = 233 г/моль) + H2O и
б) BaO2 (М = 169 г/моль) + H2SO4 = BaSO4 + H2O2;

2) ур-е р-ии H2O2 с KMnO4 (по условию): 3H2O2 + 2KMnO4 = 3O2 + 2KOH + 2MnO2 + 2H2O;

3) объем O2, выд-ся из 300 мл р-ра, сос-т (67.2/1000)*(300/3) = 6.72 л или 6.72/22.4 = 0.3 моль; в соот-ии с 2) и 1б) кол-во в-ва BaO2 также сос-т 0.3 моль или 169*0.3 = 50.7 г, масса пол-го BaSO4 соот-но 233*0.3 = 69.9 г;

4) масса BaO в смеси сос-т 66-50.7 = 15.3 г или 15.3/153 = 0.1 моль; в соот-ии с 1а) масса пол-го BaSO4 сос-т 233*0.1 = 23.3 г;

5) в соот-ии с 2) в 300 мл (0.3 л) р-ра сод-ся 0.3 моль H2O2, и, т.о. Cm H2O2 сос-т 0.3/0.3 = 1 моль/л;

6) м.д. BaO2 = (50.7/66)*100 = 76.82%, масса пол-го BaSO4 сос-т 69.9+23.3 =  93.2 г.

Answer 2

Для решения данной задачи воспользуемся химическим уравнением реакции. Согласно уравнению: BaO2 + H2SO4 = BaSO4 + H2O2 1 моль BaO2 реагирует с 1 моль H2SO4, при этом образуется 1 моль BaSO4 и 1 моль H2O2. Так как задача говорит об избытке серной кислоты, сравниваем количество полученного кислорода и стартового пероксида.

67,2 мл кислорода = 67,2 / 22,4 ≈ 3 моль кислорода Т.к. пероксид бария (BaO2) является источником кислорода, то масса полученного БаО2 составит: 3 моль * 169,34 г/моль = 508,02 г.

Молярная концентрация полученного раствора H2O2 можно рассчитать, используя соотношение между объемами добавленного раствора перманганата калия и разложившегося пероксида: 3 мл раствора H2O2 соответствуют 67,2 мл кислорода, следовательно, 1 мл раствора H2O2 соответствует 67,2 / 3 = 22,4 мл кислорода. Молярная концентрация H2O2 составит: 22,4 мл = 0,0224 л Молярная концентрация = количество вещества / объем раствора : Молярная концентрация = 1 моль / 0,0224 л = 44,6429 М

Для расчета массовой доли BaO2 в исходной смеси воспользуемся формулой: Массовая доля (в %) = (масса BaO2 / масса исходной смеси) * 100% Масса BaO2 в исходной смеси будет равна массе полученного БаО2: Массовая доля = (508,02 г / 508,02 г + масса оставшегося оксида) * 100%

Полученное осадка - это сернисто-бариевый осадок (BaSO4), а не оксид. Масса полученного осадка BaSO4 равна массе оставшегося БаО2: Масса полученного осадка = 508,02 г - масса используемого БаО2

Учитывая, что объем раствора, полученного после отделения осадка, составляет 300 мл, а объем затраченного раствора кислоты составляет 3 мл, можно рассчитать объем раствора оксида, которым можно сформировать осадок: Объем раствора оксида = 300 мл - 3 мл = 297 мл

Учитывая молярную концентрацию раствора H2O2, можно рассчитать количество молей H2O2 в полученном растворе: Количество вещества H2O2 = молярная концентрация * объем раствора Количество вещества H2O2 = 44,6429 М * 0,297 л = 13,2669 моль

Теперь, зная, что 1 моль BaO2 реагирует с 1 моль H2O2, можем рассчитать массу оставшегося БаО2: Масса оставшегося БаО2 = количество вещества H2O2 * молярная масса H2O2 Масса оставшегося БаО2 = 13,2669 моль * 169,34 г/моль = 2246,1707 г

Тогда, массовая доля БаО2 в исходной смеси составит: Массовая доля БаО2 = (508,02 г / (508,02 г + 2246,1707 г)) * 100%