Номер 34, страница 30 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

2.34. Какой объём 25%-го раствора гидроксида натрия (плотность 1,1 г/мл) потребуется для нейтрализации бромоводорода, образующегося при бромировании 42 г циклогексана?

Дано:

Массовая доля гидроксида натрия в растворе, $\omega(NaOH) = 25\% = 0.25$

Плотность раствора гидроксида натрия, $\rho_{р-ра} = 1.1 \text{ г/мл}$

Масса циклогексана, $m(C_6H_{12}) = 42 \text{ г}$

Перевод в систему СИ:

$\rho_{р-ра} = 1.1 \frac{\text{г}}{\text{мл}} = 1.1 \frac{10^{-3} \text{ кг}}{10^{-6} \text{ м}^3} = 1100 \frac{\text{кг}}{\text{м}^3}$

$m(C_6H_{12}) = 42 \text{ г} = 0.042 \text{ кг}$

Найти:

$V_{р-ра}(NaOH)$ — ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции бромирования циклогексана. Это реакция радикального замещения, в ходе которой образуется бромциклогексан и бромоводород (побочный продукт):

$C_6H_{12} + Br_2 \xrightarrow{h\nu} C_6H_{11}Br + HBr$

2. Запишем уравнение реакции нейтрализации образовавшегося бромоводорода (кислоты) раствором гидроксида натрия (основания):

$HBr + NaOH \rightarrow NaBr + H_2O$

3. Рассчитаем молярную массу циклогексана ($C_6H_{12}$), используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы:

$M(C_6H_{12}) = 6 \times A_r(C) + 12 \times A_r(H) = 6 \times 12.01 + 12 \times 1.008 \approx 84 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (число моль) циклогексана, вступившего в реакцию, по формуле $n = m/M$:

$n(C_6H_{12}) = \frac{m(C_6H_{12})}{M(C_6H_{12})} = \frac{42 \text{ г}}{84 \text{ г/моль}} = 0.5 \text{ моль}$

5. Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции бромирования, из 1 моль циклогексана образуется 1 моль бромоводорода. Следовательно, количество вещества бромоводорода равно количеству вещества циклогексана:

$n(HBr) = n(C_6H_{12}) = 0.5 \text{ моль}$

6. Согласно уравнению реакции нейтрализации, 1 моль бромоводорода реагирует с 1 моль гидроксида натрия. Значит, для полной нейтрализации потребуется такое же количество вещества $NaOH$:

$n(NaOH) = n(HBr) = 0.5 \text{ моль}$

7. Рассчитаем массу чистого гидроксида натрия, необходимую для реакции. Сначала найдем молярную массу $NaOH$:

$M(NaOH) = A_r(Na) + A_r(O) + A_r(H) = 22.99 + 16.00 + 1.008 \approx 40 \text{ г/моль}$

Теперь найдем массу $NaOH$ по формуле $m = n \times M$:

$m(NaOH) = n(NaOH) \times M(NaOH) = 0.5 \text{ моль} \times 40 \text{ г/моль} = 20 \text{ г}$

8. Найдем массу 25%-го раствора гидроксида натрия, в котором содержится 20 г чистого вещества. Массовая доля вещества в растворе определяется как $\omega = \frac{m_{вещества}}{m_{раствора}}$:

$m_{р-ра}(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{\omega(NaOH)} = \frac{20 \text{ г}}{0.25} = 80 \text{ г}$

9. Зная массу и плотность раствора, найдем его объём по формуле $V = m/\rho$:

$V_{р-ра}(NaOH) = \frac{m_{р-ра}(NaOH)}{\rho_{р-ра}} = \frac{80 \text{ г}}{1.1 \text{ г/мл}} \approx 72.73 \text{ мл}$

Ответ: потребуется 72,73 мл 25%-го раствора гидроксида натрия.