[1] 2H₂O = 2H₂↑ + O₂↑ (электролиз)
[2] Ba(NO₃)₂ + Na₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2NaNO₃
m(Ba(NO₃)₂) = m(р-ра Ba(NO₃)₂) · ω(Ba(NO₃)₂) = 522 · 0,05 = 26,1 г
n(Ba(NO₃)₂) = m(Ba(NO₃)₂)/M = 26,1/261 = 0,1 моль
n(O₂) = V/Vₘ = 8,4/22,4 = 0,375 моль
n(Na₂SO₄ · 10H₂O) = m(Na₂SO₄ · 10H₂O)/M = 96,6/322 = 0,3 моль
n(Na₂SO₄) = n(Na₂SO₄ · 10H₂O) = 0,3 моль - избыток по реакции [2]
m(Na₂SO₄) = n(Na₂SO₄) · M = 0,3 · 142 = 42,6 г
ω(нач. Na₂SO₄) = m(Na₂SO₄)/m(р-ра) = m(Na₂SO₄)/(m(H₂O) + m(Na₂SO₄ · 10H₂O)) = 42,6/(x + 96,6)
ω(кон. Na₂SO₄) = m(ост. Na₂SO₄)/m’(р-ра)
n(прор. Na₂SO₄) = n(BaSO₄) = n(Ba(NO₃)₂) = 0,1 моль - по уравнению реакции [2]
n(ост. Na₂SO₄) = n(Na₂SO₄) - n(прор. Na₂SO₄) = 0,3 - 0,1 = 0,2 моль
m(ост. Na₂SO₄) = n(ост. Na₂SO₄) · M = 0,2 · 142 = 28,4 г
m’(р-ра) = m(р-ра Ba(NO₃)₂) - m(прор. H₂O) + m(H₂O) + m(Na₂SO₄ · 10H₂O) - m(BaSO₄)
n(прор. H₂O) = 2n(O₂) = 0,75 моль - по уравнению реакции [1]
m(прор. H₂O) = n(прор. H₂O) · M = 0,75 · 18 = 13,5 г
m(BaSO₄) = n(BaSO₄) · M = 0,1 · 233 = 23,3 г
m’(р-ра) = 522 - 13,5 + x + 96,6 - 23,3 = (581,8 + x) г
ω(кон. Na₂SO₄) = m(ост. Na₂SO₄)/m’(р-ра) = 28,4/(581,8 + x)
ω(нач. Na₂SO₄)/ω(кон. Na₂SO₄) = 4,5
42,6/(x + 96,6) · (581,8 + x)/28,4 = 4,5
1,5(581,8 + x) = 4,5(x + 96,6)
581,8 + x = 3x + 289,8
2x = 292
x = 146
m(H₂O) = 146 г - масса воды для растворения 96,6 г Na₂SO₄ · 10H₂O
n(кр.г. H₂O) = 10n(Na₂SO₄ · 10H₂O) = 10 · 0,3 = 3 моль
m(кр.г. H₂O) = n(кр.г. H₂O) · M = 3 · 18 = 54 г
m(нас. H₂O) = m(H₂O) + m(кр.г. H₂O) = 146 + 54 = 200 г
m(Na₂SO₄)/S(Na₂SO₄) = m(нас. H₂O)/100
42,6/S(Na₂SO₄) = 200/100
S(Na₂SO₄) = (42,6 · 100)/200 = 21,3 г на 100 г воды
Видео: https://www.youtube.com/embed/n3ZCKK-UaoI?start=3452