Для решения данной задачи необходимо воспользоваться законом сохранения массы и стехиометрией химической реакции.
- Запишем химическое уравнение реакции между нитратом бария (Ba(NO₃)₂) и сульфатом натрия (Na₂SO₄):
[ \text{Ba(NO}_3\text{)}_2 + \text{Na}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow + 2\text{NaNO}_3 ]
Из уравнения видно, что в результате реакции образуется осадок сульфата бария (BaSO₄).
- Рассчитаем молярную массу BaSO₄:
[ M_{\text{BaSO}4} = M{\text{Ba}} + M{\text{S}} + 4 \cdot M{\text{O}} = 137 + 32 + 4 \cdot 16 = 233 \, \text{г/моль} ]
- Найдем количество молей образовавшегося осадка BaSO₄:
[ n_{\text{BaSO}4} = \frac{m{\text{BaSO}4}}{M{\text{BaSO}_4}} = \frac{23{,}3 \, \text{г}}{233 \, \text{г/моль}} = 0{,}1 \, \text{моль} ]
По уравнению реакции видно, что количество молей Ba(NO₃)₂, вступившего в реакцию, равно количеству молей BaSO₄, так как коэффициенты перед ними в уравнении равны. Следовательно, количество молей Ba(NO₃)₂ также равно 0,1 моль.
Рассчитаем массу Ba(NO₃)₂, которая была в исходном растворе:
Молярная масса Ba(NO₃)₂:
[ M_{\text{Ba(NO}_3\text{)}2} = M{\text{Ba}} + 2 \cdot (M{\text{N}} + 3 \cdot M{\text{O}}) = 137 + 2 \cdot (14 + 3 \cdot 16) = 261 \, \text{г/моль} ]
Масса Ba(NO₃)₂:
[ m_{\text{Ba(NO}_3\text{)}2} = n{\text{Ba(NO}_3\text{)}2} \cdot M{\text{Ba(NO}_3\text{)}_2} = 0{,}1 \, \text{моль} \cdot 261 \, \text{г/моль} = 26{,}1 \, \text{г} ]
- Теперь вычислим концентрацию нитрата бария в исходном растворе. Концентрация (массовая доля) соли в растворе определяется как отношение массы растворённого вещества к массе всего раствора:
[ w_{\text{Ba(NO}_3\text{)}2} = \frac{m{\text{Ba(NO}_3\text{)}2}}{m{\text{раствора}}} \cdot 100\% = \frac{26{,}1 \, \text{г}}{300 \, \text{г}} \cdot 100\% \approx 8{,}7\% ]
Итак, концентрация соли в исходном растворе нитрата бария составляет приблизительно 8,7%.