Zadanie z chemii z działu: Zadania konkursowe
BaSO4 jest związkiem praktycznie nierozpuszczalnym w wodzie (0,0003 g/100 g wody w 25 °C). Strącono osad BaSO4 przez zmieszanie równych objętości roztworów BaCl2 i Na2SO4 o stężeniu 0,5 mol/dm3 w obu przypadkach. Objętość użytego roztworu BaCl2 wynosiła 0,25 dm3. Po opadnięciu osadu na dno ciecz zdekantowano, a osad zadano porcją 200 cm3 chemicznie czystej wody, zamieszano i ponownie zdekantowano. Płukanie osadu chemicznie czystą wodą wykonywano tak długo, aż w zdekantowanej cieczy nie obserwowano zmętnienia po zmieszaniu z wodnym roztworem AgNO3. Wtedy osad wysuszono. Stwierdzono, że jego masa wynosi 28,80 g.
Zadanie 1
Oblicz wydajność, z jaką otrzymano BaSO4 oraz masę NaCl w mieszaninie poreakcyjnej.
Zadanie 2
Podaj nazwę substancji odpowiedzialnej za zmętnienie powstające po zmieszaniu dekantowanej cieczy z roztworem AgNO3.
Poprawna odpowiedź:
Zadanie 1
W=98,8% (wynik uzależniony od przyjętych zaokrągleń). Masa NaCl w mieszaninie poreakcyjnej: 14,61 g (jw.).
Zadanie 2
Chlorek srebra
Wyjaśnienie:
Podobnie jak w zadaniu 1 większość osób błędnie potraktowała informację o wydajności otrzymaną w pierwszej części zadania. Ze względu na praktycznie brak rozpuszczalności BaSO4 w wodzie α~100%, stąd masa powstałego osadu BaSO4 i NaCl jest równa teoretycznie możliwej – mieszanina poreakcyjna zawiera 29,17 g osadu BaSO4 i 14,61 g NaCl rozpuszczonego w wodzie. Ale dekantując ciecz znad osadu otrzymujemy mokry osad – czyli osad wraz z resztą roztworu poreakcyjnego (czyli roztworu NaCl), którego zlać nie możemy. W tym celu osad trzeba wiele razy wypłukać nowymi porcjami wody – rozcieńczamy w ten sposób wodą roztwór NaCl, który „siedzi” pomiędzy ziarnami osadu i zlewamy. Otrzymany mokry osad po każdym płukaniu zawiera coraz bardziej rozcieńczony roztwór NaCl – płukanie wykonujemy tak długo, aż ciecz uwięziona pomiędzy ziarnami osadu jest praktycznie czystą wodą. Aby mieć pewność, że po wysuszeniu osadu otrzymamy czysty BaSO4, a nie mieszaninę BaSO4 z NaCl, trzeba sprawdzić, czy zlewana ciecz zawiera jeszcze aniony chlorkowe w wykrywalnych ilościach. W tym celu badamy reakcję dekantowanej cieczy z roztworem AgNO3 – brak zmętnienia świadczy o tym, że dekantowana ciecz jest praktycznie czystą wodą, a po wysuszeniu osadu otrzymamy praktycznie czysty BaSO4. Na wydajność wpływa tutaj fakt, że podczas dekantacji bardzo łatwo stracić część osadu podczas wylewania cieczy znad niego – łatwo część osadu sobie wylać razem z cieczą, co można samemu sobie sprawdzić w domu. Spróbujmy zdekantować osoloną wodę znad piasku – czy otrzymamy suchy piasek? Nie. A czy po wyschnięciu nie będzie słony? Będzie, bo po wyschnięciu otrzymamy mieszaninę SiO2+NaCl. Strat można by uniknąć, gdyby zamiast dekantacji zastosować sączenie.