Номер 1, страница 52, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. Навеску натрия массой 2,3 г опустили в химический стакан, в котором находилось 100 г воды. Вычислите массу образовавшейся щелочи и ее массовую долю в растворе.

Ответ: $m(\text{щелочи}) = 4 \text{ г}$, $\omega(\text{NaOH}) = 3,9\%$

1. Дано:

$m(Na) = 2,3$ г

$m(H_2O) = 100$ г

Найти:

$m(щелочи)$ - ?

$\omega(щелочи)$ - ?

Решение:

При взаимодействии натрия с водой образуется щелочь, которой в данном случае является гидроксид натрия (NaOH), и выделяется газообразный водород. Составим уравнение химической реакции:

$2Na + 2H_2o \rightarrow 2NaOH + H_2 \uparrow$

1. Вычислим количество вещества (моль) натрия, вступившего в реакцию. Молярная масса натрия $M(Na)$ составляет 23 г/моль.

$n(Na) = \frac{m(Na)}{M(Na)} = \frac{2,3 \text{ г}}{23 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

2. По уравнению реакции определим количество вещества образовавшейся щелочи (NaOH). Соотношение количеств веществ натрия и гидроксида натрия составляет $n(Na) : n(NaOH) = 2 : 2 = 1 : 1$. Следовательно, количество вещества образовавшейся щелочи равно количеству вещества натрия.

$n(NaOH) = n(Na) = 0,1 \text{ моль}$

3. Найдем массу образовавшейся щелочи. Молярная масса гидроксида натрия $M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40$ г/моль.

$m(щелочи) = m(NaOH) = n(NaOH) \cdot M(NaOH) = 0,1 \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} = 4,0 \text{ г}$

4. Для расчета массовой доли щелочи в растворе необходимо найти массу конечного раствора. Она складывается из масс исходных компонентов (воды и натрия) за вычетом массы выделившегося газа (водорода), который покидает систему.

Сначала найдем массу выделившегося водорода. Соотношение молей натрия и водорода по уравнению реакции равно $2:1$.

$n(H_2) = \frac{1}{2} n(Na) = \frac{0,1 \text{ моль}}{2} = 0,05 \text{ моль}$

Молярная масса водорода $M(H_2) = 2 \cdot 1 = 2$ г/моль.

$m(H_2) = n(H_2) \cdot M(H_2) = 0,05 \text{ моль} \cdot 2 \text{ г/моль} = 0,1 \text{ г}$

5. Теперь рассчитаем массу конечного раствора.

$m_{раствора} = m(H_2O) + m(Na) - m(H_2) = 100 \text{ г} + 2,3 \text{ г} - 0,1 \text{ г} = 102,2 \text{ г}$

6. Вычислим массовую долю щелочи (NaOH) в полученном растворе.

$\omega(щелочи) = \frac{m(щелочи)}{m_{раствора}} \cdot 100\% = \frac{4,0 \text{ г}}{102,2 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 3,914\%$

Округляя результат до десятых, получаем $3,9\%$.

Ответ: масса образовавшейся щелочи 4,0 г, ее массовая доля в растворе 3,9%.