Номер 1, страница 110 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 1. Какой объем займет водород, полученный действием 2,5 г натрия на раствор 23 г этилового спирта в бензоле?

Ответ: 1,2 л.

1. Дано:

Масса натрия $m(\text{Na}) = 2,5 \text{ г}$

Масса этилового спирта $m(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = 23 \text{ г}$

Найти:

Объем водорода $V(\text{H}_2)$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия натрия с этиловым спиртом. Бензол в данном случае является растворителем и в реакции не участвует. Натрий, как активный щелочной металл, реагирует со спиртом с образованием алкоголята натрия (этилата натрия) и выделением газообразного водорода.

$2\text{Na} + 2\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} \rightarrow 2\text{C}_2\text{H}_5\text{ONa} + \text{H}_2\uparrow$

2. Рассчитаем молярные массы реагентов, используя значения атомных масс из периодической таблицы химических элементов Д.И. Менделеева.

Молярная масса натрия: $M(\text{Na}) = 23 \text{ г/моль}$.

Молярная масса этилового спирта: $M(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = 2 \cdot M(\text{C}) + 6 \cdot M(\text{H}) + 1 \cdot M(\text{O}) = 2 \cdot 12 + 6 \cdot 1 + 16 = 46 \text{ г/моль}$.

3. Найдем количество вещества (в молях) каждого из реагентов, чтобы определить, какой из них находится в недостатке и будет полностью расходоваться в реакции (лимитирующий реагент).

Количество вещества натрия:

$n(\text{Na}) = \frac{m(\text{Na})}{M(\text{Na})} = \frac{2,5 \text{ г}}{23 \text{ г/моль}} \approx 0,1087 \text{ моль}$

Количество вещества этилового спирта:

$n(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}) = \frac{m(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH})}{M(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH})} = \frac{23 \text{ г}}{46 \text{ г/моль}} = 0,5 \text{ моль}$

4. Сравним полученные количества веществ реагентов с учетом их стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции. Согласно уравнению, на 2 моль натрия требуется 2 моль этилового спирта, то есть их мольное соотношение равно 1:1.

Имеется $0,1087 \text{ моль}$ натрия и $0,5 \text{ моль}$ этилового спирта. Поскольку $0,1087 < 0,5$, натрий находится в недостатке и является лимитирующим реагентом. Это означает, что он прореагирует полностью, а этиловый спирт останется в избытке. Дальнейшие расчеты будем вести по количеству вещества натрия.

5. По уравнению реакции, из 2 моль натрия образуется 1 моль водорода. Найдем количество вещества выделившегося водорода, исходя из количества вещества лимитирующего реагента.

$n(\text{H}_2) = \frac{1}{2} n(\text{Na}) = \frac{1}{2} \cdot 0,1087 \text{ моль} \approx 0,05435 \text{ моль}$

6. Рассчитаем объем водорода. В условии задачи не указаны температура и давление, поэтому расчеты проводятся для нормальных условий (н.у.), при которых молярный объем любого газа $V_m$ составляет 22,4 л/моль.

$V(\text{H}_2) = n(\text{H}_2) \cdot V_m = 0,05435 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} \approx 1,21744 \text{ л}$

7. Округлим полученный результат. Наименьшая точность исходных данных (2,5 г) — две значащие цифры, поэтому ответ следует округлить до десятых.

$V(\text{H}_2) \approx 1,2 \text{ л}$

Ответ: объем водорода, который выделится в результате реакции, составляет $1,2 \text{ л}$.