Номер 139, страница 206 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.139. При обезвоживании кристаллогидрата сульфита натрия его масса уменьшилась в два раза. Установите формулу кристаллогидрата.

Дано:

Отношение массы кристаллогидрата сульфита натрия к массе безводного сульфита натрия: $\frac{m(Na_2SO_3 \cdot nH_2O)}{m(Na_2SO_3)} = 2$

Найти:

Формулу кристаллогидрата, то есть значение $n$ в формуле $Na_2SO_3 \cdot nH_2O$.

Решение:

Общая формула кристаллогидрата сульфита натрия – $Na_2SO_3 \cdot nH_2O$, где $n$ – число молекул кристаллизационной воды.

Процесс обезвоживания можно описать уравнением:

$Na_2SO_3 \cdot nH_2O \rightarrow Na_2SO_3 + nH_2O$

Масса кристаллогидрата $m(Na_2SO_3 \cdot nH_2O)$ равна сумме масс безводной соли $m(Na_2SO_3)$ и массы воды $m(nH_2O)$.

По условию, масса кристаллогидрата уменьшилась в два раза. Это означает, что масса оставшейся безводной соли $m(Na_2SO_3)$ в два раза меньше исходной массы кристаллогидрата:

$m(Na_2SO_3) = \frac{1}{2} m(Na_2SO_3 \cdot nH_2O)$

Масса испарившейся воды $m(nH_2O)$ равна разнице масс кристаллогидрата и безводной соли:

$m(nH_2O) = m(Na_2SO_3 \cdot nH_2O) - m(Na_2SO_3) = m(Na_2SO_3 \cdot nH_2O) - \frac{1}{2} m(Na_2SO_3 \cdot nH_2O) = \frac{1}{2} m(Na_2SO_3 \cdot nH_2O)$

Из этого следует, что масса воды, содержавшейся в кристалле, равна массе безводной соли:

$m(nH_2O) = m(Na_2SO_3)$

Соотношение масс веществ в химическом соединении или реакции пропорционально соотношению их молярных масс, умноженных на стехиометрические коэффициенты. Из уравнения реакции видно, что 1 моль $Na_2SO_3$ соответствует $n$ молям $H_2O$.

Тогда можно записать:

$n \cdot M(H_2O) = M(Na_2SO_3)$

Рассчитаем молярные массы, используя относительные атомные массы из периодической таблицы: $Ar(Na) \approx 23$, $Ar(S) \approx 32$, $Ar(O) \approx 16$, $Ar(H) \approx 1$.

Молярная масса сульфита натрия $Na_2SO_3$:

$M(Na_2SO_3) = 2 \cdot Ar(Na) + Ar(S) + 3 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 23 + 32 + 3 \cdot 16 = 46 + 32 + 48 = 126$ г/моль.

Молярная масса воды $H_2O$:

$M(H_2O) = 2 \cdot Ar(H) + Ar(O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18$ г/моль.

Подставим значения молярных масс в уравнение и найдем $n$:

$n \cdot 18 = 126$

$n = \frac{126}{18} = 7$

Следовательно, на одну формульную единицу сульфита натрия приходится 7 молекул воды.

Ответ: Формула кристаллогидрата – $Na_2SO_3 \cdot 7H_2O$.