Номер 9, страница 365 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 8. Металлы. Параграф 50. Щелочные металлы - номер 9, страница 365.

Условие.

9. В $120 \text{ мл}$ $5\%$-ного раствора гидроксида натрия (плотность $1,05 \text{ г/см}^3$), растворили $6,9 \text{ г}$ натрия. Найдите массовую долю щёлочи в полученном растворе.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$V_{р-ра1}(NaOH) = 120 \text{ мл}$
$\omega_1(NaOH) = 5\%$
$\rho_{р-ра1} = 1,05 \text{ г/см³}$
$m(Na) = 6,9 \text{ г}$

Переведем данные в систему СИ:
$V_{р-ра1} = 120 \text{ мл} = 120 \text{ см³} = 1,2 \times 10^{-4} \text{ м³}$
$\rho_{р-ра1} = 1,05 \text{ г/см³} = 1050 \text{ кг/м³}$
$m(Na) = 6,9 \text{ г} = 6,9 \times 10^{-3} \text{ кг}$

Найти:

$\omega_2(NaOH) - ?$

Решение:

1. Найдем массу исходного раствора гидроксида натрия, зная его объем и плотность. Учтем, что $1 \text{ мл} = 1 \text{ см³}$.
$m_{р-ра1} = V_{р-ра1} \cdot \rho_{р-ра1} = 120 \text{ мл} \cdot 1,05 \text{ г/мл} = 126 \text{ г}$.

2. Рассчитаем массу гидроксида натрия, содержащегося в исходном растворе.
$m_1(NaOH) = m_{р-ра1} \cdot \omega_1(NaOH) = 126 \text{ г} \cdot 0,05 = 6,3 \text{ г}$.

3. При добавлении металлического натрия в водный раствор, он реагирует с водой с образованием гидроксида натрия (щёлочи) и выделением водорода.
Уравнение реакции:
$2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2\uparrow$

4. Найдем количество вещества (моль) добавленного натрия. Молярная масса натрия $M(Na) = 23 \text{ г/моль}$.
$n(Na) = \frac{m(Na)}{M(Na)} = \frac{6,9 \text{ г}}{23 \text{ г/моль}} = 0,3 \text{ моль}$.

5. По уравнению реакции определим количество вещества и массу образовавшегося гидроксида натрия и выделившегося водорода.
Молярная масса гидроксида натрия $M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$.
Молярная масса водорода $M(H_2) = 2 \cdot 1 = 2 \text{ г/моль}$.
Из уравнения реакции следует, что $n_{обр}(NaOH) = n(Na) = 0,3 \text{ моль}$.
$m_{обр}(NaOH) = n_{обр}(NaOH) \cdot M(NaOH) = 0,3 \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} = 12 \text{ г}$.
Из уравнения реакции следует, что $n(H_2) = \frac{1}{2} n(Na) = \frac{1}{2} \cdot 0,3 \text{ моль} = 0,15 \text{ моль}$.
$m(H_2) = n(H_2) \cdot M(H_2) = 0,15 \text{ моль} \cdot 2 \text{ г/моль} = 0,3 \text{ г}$.

6. Рассчитаем общую массу щёлочи (NaOH) в конечном растворе.
$m_2(NaOH) = m_1(NaOH) + m_{обр}(NaOH) = 6,3 \text{ г} + 12 \text{ г} = 18,3 \text{ г}$.

7. Рассчитаем массу конечного раствора. Она складывается из массы исходного раствора и массы добавленного натрия, за вычетом массы улетучившегося водорода.
$m_{р-ра2} = m_{р-ра1} + m(Na) - m(H_2) = 126 \text{ г} + 6,9 \text{ г} - 0,3 \text{ г} = 132,6 \text{ г}$.

8. Найдем массовую долю щёлочи в полученном растворе.
$\omega_2(NaOH) = \frac{m_2(NaOH)}{m_{р-ра2}} = \frac{18,3 \text{ г}}{132,6 \text{ г}} \approx 0,138$

Переведем в проценты: $0,138 \cdot 100\% = 13,8\%$.

Ответ: массовая доля щёлочи в полученном растворе составляет 13,8%.