Номер 64, страница 199 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.64. Газ, получившийся при действии избытка концентрированной серной кислоты на 175,5 г хлорида натрия, поглотили 8%-м раствором гидроксида натрия. Конечный раствор окрашивает лакмус в фиолетовый цвет. Найдите объём исходного раствора гидроксида натрия, если его плотность составляет 1,1 г/ мл.

Дано

$m(NaCl) = 175,5 \text{ г}$

$\omega(NaOH) = 8\% = 0.08$

$\rho_{р-ра}(NaOH) = 1,1 \text{ г/мл}$

Конечный раствор окрашивает лакмус в фиолетовый цвет (нейтральная среда).

Перевод в СИ:

$m(NaCl) = 0,1755 \text{ кг}$

$\rho_{р-ра}(NaOH) = 1,1 \text{ г/мл} = 1100 \text{ кг/м}^3$

Найти:

$V_{р-ра}(NaOH)$ - ?

Решение

1. При действии концентрированной серной кислоты на твердый хлорид натрия выделяется газообразный хлороводород. Запишем уравнение реакции:

$NaCl + H_2SO_4 (конц.) \rightarrow NaHSO_4 + HCl\uparrow$

2. Рассчитаем количество вещества (число моль) хлорида натрия, вступившего в реакцию. Для этого сначала найдем его молярную массу:

$M(NaCl) = M(Na) + M(Cl) = 23 + 35,5 = 58,5 \text{ г/моль}$

Теперь найдем количество вещества $NaCl$:

$n(NaCl) = \frac{m(NaCl)}{M(NaCl)} = \frac{175,5 \text{ г}}{58,5 \text{ г/моль}} = 3 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции, из 1 моль $NaCl$ образуется 1 моль $HCl$. Следовательно, количество вещества выделившегося хлороводорода равно количеству вещества хлорида натрия:

$n(HCl) = n(NaCl) = 3 \text{ моль}$

4. Полученный газ поглотили раствором гидроксида натрия. Происходит реакция нейтрализации:

$HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$

5. В условии сказано, что конечный раствор окрашивает лакмус в фиолетовый цвет. Это означает, что среда в растворе нейтральная ($pH = 7$). Такой результат возможен только в том случае, если кислота ($HCl$) и щелочь ($NaOH$) прореагировали полностью, не оставшись в избытке. Таким образом, количества веществ реагентов равны:

$n(NaOH) = n(HCl) = 3 \text{ моль}$

6. Теперь мы можем найти массу чистого гидроксида натрия, которая содержалась в исходном растворе. Молярная масса $NaOH$:

$M(NaOH) = M(Na) + M(O) + M(H) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$

Масса $NaOH$:

$m(NaOH) = n(NaOH) \cdot M(NaOH) = 3 \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} = 120 \text{ г}$

7. Зная массу чистого вещества и его массовую долю в растворе (8%), найдем массу всего раствора гидроксида натрия:

$m_{р-ра}(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{\omega(NaOH)} = \frac{120 \text{ г}}{0,08} = 1500 \text{ г}$

8. Наконец, используя плотность раствора, рассчитаем его объем:

$V_{р-ра}(NaOH) = \frac{m_{р-ра}(NaOH)}{\rho_{р-ра}(NaOH)} = \frac{1500 \text{ г}}{1,1 \text{ г/мл}} \approx 1363,64 \text{ мл}$

Ответ: объем исходного раствора гидроксида натрия составляет примерно $1363,64 \text{ мл}$ (или $1,364 \text{ л}$).