Номер 5, страница 51 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 11. Причины многообразия веществ. Глава II. Строение вещества - номер 5, страница 51.

Условие.

5. К раствору, содержащему 12,6 г азотной кислоты, добавили раствор, содержащий 7,2 г гидроксида натрия. Сколько соли при этом образуется? Какое вещество останется в избытке? Какова его масса?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(HNO_3) = 12,6$ г

$m(NaOH) = 7,2$ г

Найти:

$m(соли) - ?$

Вещество в избытке $- ?$

$m(избытка) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции нейтрализации между азотной кислотой и гидроксидом натрия:

$HNO_3 + NaOH \rightarrow NaNO_3 + H_2O$

Продуктами реакции являются соль нитрат натрия ($NaNO_3$) и вода. Стехиометрические коэффициенты в уравнении равны 1, значит, реагенты взаимодействуют в мольном соотношении 1:1.

2. Рассчитаем молярные массы реагентов и соли:

$M(HNO_3) = 1 \cdot Ar(H) + 1 \cdot Ar(N) + 3 \cdot Ar(O) = 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 63$ г/моль

$M(NaOH) = 1 \cdot Ar(Na) + 1 \cdot Ar(O) + 1 \cdot Ar(H) = 23 + 16 + 1 = 40$ г/моль

$M(NaNO_3) = 1 \cdot Ar(Na) + 1 \cdot Ar(N) + 3 \cdot Ar(O) = 23 + 14 + 3 \cdot 16 = 85$ г/моль

3. Найдем количество вещества (число молей) для каждого из исходных веществ по формуле $n = m/M$:

$n(HNO_3) = \frac{12,6 \text{ г}}{63 \text{ г/моль}} = 0,2$ моль

$n(NaOH) = \frac{7,2 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0,18$ моль

4. Сравним количество молей реагентов. Поскольку они реагируют в соотношении 1:1, вещество с меньшим количеством молей будет в недостатке и прореагирует полностью. Вещество с большим количеством молей будет в избытке.

$0,18 \text{ моль } (NaOH) < 0,2 \text{ моль } (HNO_3)$

Следовательно, гидроксид натрия ($NaOH$) является лимитирующим реагентом (в недостатке), а азотная кислота ($HNO_3$) находится в избытке. Дальнейшие расчеты продуктов реакции ведутся по веществу в недостатке, то есть по $NaOH$.

Сколько соли при этом образуется?

Согласно уравнению реакции, из 1 моль $NaOH$ образуется 1 моль $NaNO_3$. Значит, количество вещества образовавшейся соли равно количеству вещества прореагировавшего гидроксида натрия:

$n(NaNO_3) = n(NaOH) = 0,18$ моль

Теперь найдем массу образовавшейся соли (нитрата натрия):

$m(NaNO_3) = n(NaNO_3) \cdot M(NaNO_3) = 0,18 \text{ моль} \cdot 85 \text{ г/моль} = 15,3$ г

Ответ: образуется 15,3 г соли.

Какое вещество останется в избытке?

Как было определено в пункте 4, в избытке находится азотная кислота ($HNO_3$), так как ее исходное количество (0,2 моль) было больше, чем количество гидроксида натрия (0,18 моль), необходимого для реакции.

Ответ: в избытке останется азотная кислота.

Какова его масса?

Сначала определим, какое количество вещества азотной кислоты вступило в реакцию. Оно равно количеству вещества $NaOH$:

$n(HNO_3)_{\text{прореаг.}} = n(NaOH) = 0,18$ моль

Теперь найдем количество вещества азотной кислоты, оставшейся в избытке:

$n(HNO_3)_{\text{изб.}} = n(HNO_3)_{\text{исх.}} - n(HNO_3)_{\text{прореаг.}} = 0,2 \text{ моль} - 0,18 \text{ моль} = 0,02$ моль

Наконец, рассчитаем массу избытка азотной кислоты:

$m(HNO_3)_{\text{изб.}} = n(HNO_3)_{\text{изб.}} \cdot M(HNO_3) = 0,02 \text{ моль} \cdot 63 \text{ г/моль} = 1,26$ г

Ответ: масса избытка азотной кислоты составляет 1,26 г.