Номер 19, страница 230 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

8.19. Какой объём кислорода (н. у.) выделился при обработке горячей водой пероксида натрия, если для нейтрализации полученного раствора требуется 300 мл 10%-й серной кислоты (плотность 1,08 г/мл)?

Дано:

$V_{р-ра(H_2SO_4)} = 300$ мл

$\omega(H_2SO_4) = 10\%$

$\rho_{р-ра(H_2SO_4)} = 1,08$ г/мл

Найти:

$V(O_2)$ (н. у.) - ?

Решение:

1. Запишем уравнения протекающих реакций:

Реакция пероксида натрия с горячей водой с образованием гидроксида натрия и кислорода:

$2Na_2O_2 + 2H_2O \rightarrow 4NaOH + O_2 \uparrow$ (1)

Реакция нейтрализации полученного гидроксида натрия серной кислотой:

$2NaOH + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$ (2)

2. Рассчитаем массу раствора серной кислоты:

$m_{р-ра(H_2SO_4)} = V_{р-ра(H_2SO_4)} \cdot \rho_{р-ра(H_2SO_4)}$

$m_{р-ра(H_2SO_4)} = 300 \, \text{мл} \cdot 1,08 \, \text{г/мл} = 324 \, \text{г}$

3. Найдем массу чистой серной кислоты в растворе:

$m(H_2SO_4) = m_{р-ра(H_2SO_4)} \cdot \omega(H_2SO_4)$

$m(H_2SO_4) = 324 \, \text{г} \cdot 0,10 = 32,4 \, \text{г}$

4. Вычислим количество вещества (моль) серной кислоты. Молярная масса серной кислоты $M(H_2SO_4) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98$ г/моль.

$n(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)}$

$n(H_2SO_4) = \frac{32,4 \, \text{г}}{98 \, \text{г/моль}} \approx 0,3306 \, \text{моль}$

5. По уравнению реакции (2) определим количество вещества гидроксида натрия, вступившего в реакцию нейтрализации. Соотношение количеств веществ $n(NaOH) : n(H_2SO_4) = 2 : 1$.

$n(NaOH) = 2 \cdot n(H_2SO_4)$

$n(NaOH) = 2 \cdot 0,3306 \, \text{моль} = 0,6612 \, \text{моль}$

6. По уравнению реакции (1) найдем количество вещества выделившегося кислорода. Соотношение количеств веществ $n(NaOH) : n(O_2) = 4 : 1$.

$n(O_2) = \frac{1}{4} \cdot n(NaOH)$

$n(O_2) = \frac{1}{4} \cdot 0,6612 \, \text{моль} = 0,1653 \, \text{моль}$

7. Рассчитаем объем кислорода при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем газа при н. у. составляет $V_m = 22,4$ л/моль.

$V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m$

$V(O_2) = 0,1653 \, \text{моль} \cdot 22,4 \, \text{л/моль} \approx 3,70 \, \text{л}$

Ответ: объём выделившегося кислорода составляет 3,70 л.