Номер 203, страница 214 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.203. Какой объём газа (н. у.) образуется при действии на 200 г 6,9%-го раствора нитрита натрия 15%-м раствором иодида натрия, подкисленным серной кислотой, массой 100 г?

Дано:

$m_{р-ра}(NaNO_2) = 200 \text{ г}$

$\omega(NaNO_2) = 6.9\% = 0.069$

$m_{р-ра}(NaI) = 100 \text{ г}$

$\omega(NaI) = 15\% = 0.15$

$m(H_2SO_4) = 100 \text{ г}$ (подразумевается, что кислота в избытке)

Найти:

$V(газа) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции. Нитрит натрия в кислой среде является окислителем, а иодид натрия — восстановителем. Иодид-ион окисляется до молекулярного иода, а нитрит-ион восстанавливается до оксида азота(II), который является газом. Среда обеспечивается серной кислотой.

$2NaNO_2 + 2NaI + 2H_2SO_4 \rightarrow 2NO \uparrow + I_2 + 2Na_2SO_4 + 2H_2O$

2. Найдем массы чистых веществ (реагентов) в исходных растворах.

Масса нитрита натрия:

$m(NaNO_2) = m_{р-ра}(NaNO_2) \cdot \omega(NaNO_2) = 200 \text{ г} \cdot 0.069 = 13.8 \text{ г}$

Масса иодида натрия:

$m(NaI) = m_{р-ра}(NaI) \cdot \omega(NaI) = 100 \text{ г} \cdot 0.15 = 15 \text{ г}$

3. Рассчитаем молярные массы и количество вещества реагентов.

Молярная масса нитрита натрия:

$M(NaNO_2) = 23 + 14 + 16 \cdot 2 = 69 \text{ г/моль}$

Молярная масса иодида натрия:

$M(NaI) = 23 + 127 = 150 \text{ г/моль}$

Количество вещества нитрита натрия:

$n(NaNO_2) = \frac{m(NaNO_2)}{M(NaNO_2)} = \frac{13.8 \text{ г}}{69 \text{ г/моль}} = 0.2 \text{ моль}$

Количество вещества иодида натрия:

$n(NaI) = \frac{m(NaI)}{M(NaI)} = \frac{15 \text{ г}}{150 \text{ г/моль}} = 0.1 \text{ моль}$

4. Определим, какой из реагентов находится в недостатке (является лимитирующим). Согласно уравнению реакции, реагенты взаимодействуют в мольном соотношении $n(NaNO_2) : n(NaI) = 2 : 2 = 1 : 1$.

У нас есть 0.2 моль $NaNO_2$ и 0.1 моль $NaI$.

Сравним отношения количества вещества к стехиометрическому коэффициенту:

Для $NaNO_2$: $\frac{n(NaNO_2)}{2} = \frac{0.2}{2} = 0.1$

Для $NaI$: $\frac{n(NaI)}{2} = \frac{0.1}{2} = 0.05$

Так как $0.05 < 0.1$, иодид натрия ($NaI$) находится в недостатке и прореагирует полностью. Дальнейшие расчеты ведем по $NaI$.

5. Рассчитаем количество вещества и объем выделившегося газа (оксида азота(II), $NO$).

По уравнению реакции, из 2 моль $NaI$ образуется 2 моль $NO$. Следовательно, их мольное соотношение $n(NaI) : n(NO) = 2 : 2 = 1 : 1$.

Количество вещества $NO$ равно количеству вещества прореагировавшего $NaI$:

$n(NO) = n(NaI) = 0.1 \text{ моль}$

6. Найдем объем газа при нормальных условиях (н. у.), используя молярный объем газов $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$.

$V(NO) = n(NO) \cdot V_m = 0.1 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 2.24 \text{ л}$

Ответ: образуется 2,24 л газа.