При разложении образца карбоната бария выделился газ объемом 4,48 л (в пересчете на н. у.). Масса твердого остатка составила 50 г. После

Запишем уравнение термического разложения карбоната бария:
ВаСО3→ ВаО + СО2(1)
Таким образом, твердый остаток – это смесь образовавшегося оксида бария и неразложившегося карбоната бария.
При добавлении воды, оксид бария растворяется:
ВаО + Н2О → Ва(ОН)2(2)
и образовавшийся гидроксид бария взаимодействует далее с сульфатом натрия:
Ва(ОН)2+ Na2SO4 → ВаSO4↓ + 2NaOH(3)
Карбонат бария нерастворим в воде, поэтому в раствор не переходит.
Вычислим количество углекислого газа, выделившегося при прокаливании карбоната бария:
n(СO2) = 4,48 л / 22,4 л/моль = 0,2 моль,
Из уравнения (1): n(BaО) = n(CO2) = 0,2 моль,
m(ВаО) = n(ВаО)∙M(ВаО) = 0,2 моль ∙ 153 г/моль = 30,6 г.
Определим, какой из реагентов Ва(ОН)2 или Na2SO4 вступает в реакцию полностью.
Вычислим массу и количество вещества сульфата натрия:
m(Na2SO4)в—ва = m(Na2SO4)р—ра∙ ω(Na2SO4) = 200 г ∙ 0,2 = 40 г
n(Na2SO4) = m(Na2SO4)в—ва/ M(Na2SO4) = 40г / 142г/моль= 0,282моль.
Из уравнения(2): n(BaО) = n(Ва(ОН)2) = 0,2 моль.
Значит, сульфат натрия взят в избытке, а гидроксид бария реагирует полностью.
Вычислим количество вещества и массу образовавшегося гидроксида натрия:
Из уравнения (3): n(NaOH) = 2∙n(Ва(ОН)2) = 2∙0,2 моль = 0,4 моль
m(NaOH)в-ва = n(NaOH) ∙ M(NaOH) = 0,4 моль ∙ 40 г/моль = 16 г.
Вычислим массу образовавшегося раствора:
mкон.р-ра = m(ВаО) + m(Н2O) +m(Na2SO4)р-ра – m(ВаSO4)
m(Н2O) = ρ(Н2O) ∙V(Н2O) = 1 г/мл∙ 100 мл = 100 г
Из уравнения (3): n(ВаSO4) = n(Ва(ОН)2) = 0,2 моль
m(ВаSO4) = n(ВаSO4) ∙ M(ВаSO4) = 0,2 г/моль ∙ 233 моль = 46,6 г.
mкон.р-ра = m(ВаО) + m(Н2O) +m(Na2SO4)р-ра – m(ВаSO4) = 30,6 г + 100 г + 200 г – 46,6 г = 284г.
Массовая доля гидроксида натрия в растворе равна:
ω(NaOH) = m(NaOH) / mкон.р-ра = 16 г /284 г = 0,0563 (5,63 %).
Ответ: ω(NaOH) = 5,63 %.