Номер 1, страница 157, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. К20%-ному раствору уксусной кислоты массой 75 г добавили оксид магния массой 30 г. Вычислите массовую долю ацетата магния в растворе после реакции.

Ответ: 16,9%.

1. Дано:

Массовая доля уксусной кислоты, $\omega(CH_3COOH) = 20\%$ или $0,20$

Масса раствора уксусной кислоты, $m_{р-ра}(CH_3COOH) = 75 \text{ г}$

Масса оксида магния, $m(MgO) = 30 \text{ г}$

Найти:

Массовую долю ацетата магния в конечном растворе, $\omega_{конечн}((CH_3COO)_2Mg) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции между уксусной кислотой и оксидом магния. Это реакция нейтрализации, в результате которой образуются соль (ацетат магния) и вода:

$2CH_3COOH + Mgo \rightarrow (CH_3COO)_2Mg + H_2O$

2. Вычислим молярные массы веществ, которые понадобятся для расчетов (используя округленные атомные массы: C=12, H=1, O=16, Mg=24):

$M(CH_3COOH) = 12 + 3 \cdot 1 + 12 + 16 \cdot 2 + 1 = 60 \text{ г/моль}$

$M(MgO) = 24 + 16 = 40 \text{ г/моль}$

$M((CH_3COO)_2Mg) = (12+3\cdot1+12+16\cdot2) \cdot 2 + 24 = 59 \cdot 2 + 24 = 142 \text{ г/моль}$

3. Найдем массу чистой уксусной кислоты в исходном 20%-ном растворе:

$m(CH_3COOH) = m_{р-ра}(CH_3COOH) \cdot \omega(CH_3COOH)$

$m(CH_3COOH) = 75 \text{ г} \cdot 0,20 = 15 \text{ г}$

4. Определим количество вещества (в молях) для каждого из реагентов:

$n(CH_3COOH) = \frac{m(CH_3COOH)}{M(CH_3COOH)} = \frac{15 \text{ г}}{60 \text{ г/моль}} = 0,25 \text{ моль}$

$n(MgO) = \frac{m(MgO)}{M(MgO)} = \frac{30 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0,75 \text{ моль}$

5. Определим, какой из реагентов находится в недостатке. Согласно уравнению реакции, на 2 моль кислоты требуется 1 моль оксида магния.

Для реакции с 0,25 моль $CH_3COOH$ потребуется:

$n_{необх.}(MgO) = \frac{1}{2} \cdot n(CH_3COOH) = \frac{1}{2} \cdot 0,25 \text{ моль} = 0,125 \text{ моль}$

Так как у нас в наличии 0,75 моль $MgO$, что больше, чем 0,125 моль, оксид магния находится в избытке. Уксусная кислота прореагирует полностью, поэтому она является лимитирующим реагентом. Дальнейшие расчеты будем вести по уксусной кислоте.

6. Рассчитаем массу ацетата магния $((CH_3COO)_2Mg)$, который образуется в результате реакции. Из уравнения реакции следует, что из 2 моль кислоты образуется 1 моль соли.

Количество вещества ацетата магния:

$n((CH_3COO)_2Mg) = \frac{1}{2} \cdot n(CH_3COOH) = \frac{1}{2} \cdot 0,25 \text{ моль} = 0,125 \text{ моль}$

Масса ацетата магния:

$m((CH_3COO)_2Mg) = n((CH_3COO)_2Mg) \cdot M((CH_3COO)_2Mg) = 0,125 \text{ моль} \cdot 142 \text{ г/моль} = 17,75 \text{ г}$

7. Вычислим массу конечного раствора. Она складывается из массы исходного раствора кислоты и массы добавленного оксида магния. Так как в ходе реакции не выделялись газообразные продукты, масса конечной системы равна сумме масс исходных компонентов.

$m_{конечн. р-ра} = m_{р-ра}(CH_3COOH) + m(MgO) = 75 \text{ г} + 30 \text{ г} = 105 \text{ г}$

(Примечание: в задачах такого типа под конечной массой раствора часто понимают общую массу смеси после реакции, включая избыток нерастворившегося реагента).

8. Теперь можем вычислить массовую долю ацетата магния в конечном растворе (смеси):

$\omega((CH_3COO)_2Mg) = \frac{m((CH_3COO)_2Mg)}{m_{конечн. р-ра}} \cdot 100\%$

$\omega((CH_3COO)_2Mg) = \frac{17,75 \text{ г}}{105 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 16,9047\%$

Округляя до десятых, получаем 16,9%.

Ответ: 16,9%.