Номер 5, страница 92 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 20. Реакции ионного обмена. Глава IV. Растворы - номер 5, страница 92.

Условие.

5. Какой объём 20 %-ного раствора серной кислоты (плотность 1,14 г/мл) необходим для нейтрализации 100 мл 6 %-ного раствора карбоната натрия (плотность 1,06 г/мл)?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$\omega(H_2SO_4) = 20\% = 0.20$

$\rho_{р-ра}(H_2SO_4) = 1.14 \text{ г/мл}$

$V_{р-ра}(Na_2CO_3) = 100 \text{ мл}$

$\omega(Na_2CO_3) = 6\% = 0.06$

$\rho_{р-ра}(Na_2CO_3) = 1.06 \text{ г/мл}$

$\rho_{р-ра}(H_2SO_4) = 1.14 \text{ г/мл} = 1140 \text{ кг/м}^3$

$V_{р-ра}(Na_2CO_3) = 100 \text{ мл} = 1 \cdot 10^{-4} \text{ м}^3$

$\rho_{р-ра}(Na_2CO_3) = 1.06 \text{ г/мл} = 1060 \text{ кг/м}^3$

Найти:

$V_{р-ра}(H_2SO_4) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции нейтрализации карбоната натрия серной кислотой:

$Na_2CO_3 + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O + CO_2\uparrow$

Из уравнения видно, что вещества реагируют в мольном соотношении 1:1, то есть $\nu(Na_2CO_3) = \nu(H_2SO_4)$.

2. Найдем массу раствора карбоната натрия:

$m_{р-ра}(Na_2CO_3) = V_{р-ра}(Na_2CO_3) \cdot \rho_{р-ра}(Na_2CO_3)$

$m_{р-ра}(Na_2CO_3) = 100 \text{ мл} \cdot 1.06 \text{ г/мл} = 106 \text{ г}$

3. Вычислим массу чистого карбоната натрия в растворе:

$m(Na_2CO_3) = m_{р-ра}(Na_2CO_3) \cdot \omega(Na_2CO_3)$

$m(Na_2CO_3) = 106 \text{ г} \cdot 0.06 = 6.36 \text{ г}$

4. Определим молярные массы карбоната натрия и серной кислоты:

$M(Na_2CO_3) = 2 \cdot 23 + 12 + 3 \cdot 16 = 106 \text{ г/моль}$

$M(H_2SO_4) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$

5. Найдем количество вещества (число моль) карбоната натрия:

$\nu(Na_2CO_3) = \frac{m(Na_2CO_3)}{M(Na_2CO_3)}$

$\nu(Na_2CO_3) = \frac{6.36 \text{ г}}{106 \text{ г/моль}} = 0.06 \text{ моль}$

6. Согласно уравнению реакции, для нейтрализации потребуется такое же количество вещества серной кислоты:

$\nu(H_2SO_4) = \nu(Na_2CO_3) = 0.06 \text{ моль}$

7. Вычислим массу чистой серной кислоты, которая необходима для реакции:

$m(H_2SO_4) = \nu(H_2SO_4) \cdot M(H_2SO_4)$

$m(H_2SO_4) = 0.06 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 5.88 \text{ г}$

8. Найдем массу 20%-ного раствора серной кислоты, в котором содержится 5.88 г чистого вещества:

$m_{р-ра}(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{\omega(H_2SO_4)}$

$m_{р-ра}(H_2SO_4) = \frac{5.88 \text{ г}}{0.20} = 29.4 \text{ г}$

9. Наконец, определим объем этого раствора, зная его массу и плотность:

$V_{р-ра}(H_2SO_4) = \frac{m_{р-ра}(H_2SO_4)}{\rho_{р-ра}(H_2SO_4)}$

$V_{р-ра}(H_2SO_4) = \frac{29.4 \text{ г}}{1.14 \text{ г/мл}} \approx 25.79 \text{ мл}$

Ответ: для нейтрализации потребуется 25.79 мл 20%-ного раствора серной кислоты.