Лабораторный опыт №5, страница 130 - гдз по химии 8 класс учебник Усманова, Сакарьянова

Лабораторный опыт № 5

«Изучение растворимости веществ».

Цель: исследовать растворимость различных веществ в воде.

Реактивы

1. Свежеприготовленный $Ca(OH)_2$

2. Хлорид кальция $CaCl_2$ (крист).

3. Карбонат кальция $CaCO_3$ (крист)

Оборудование, посуда

1. Химические стаканы

2. Стеклянные палочки

3. Дистиллированная вода

4. Мерные цилиндры

Ход работы

1. В три химических стакана налейте с помощью цилиндра определенный объем дистиллированной воды.

2. Испытайте растворимость трех веществ: $Ca(OH)_2$, $CaCl_2$, $CaCO_3$ в воде, перемешивая стеклянными палочками.

Вопросы и задания

1. Сравните свои наблюдения по растворимости с табличными данными в конце учебника.

2. Влияние какого фактора на растворимость вы исследовали на данном опыте?

1. Какой объем $CO_2$ (н. у.) выделится из огнетушителя, содержащего 40 л 8%-ного раствора ($\rho=1,58$ г/мл) гидрокарбоната натрия $NaHCO_3$?

Дано:

$V_{р-ра}(NaHCO_3) = 40 \ л$

$\omega(NaHCO_3) = 8\% = 0.08$

$\rho_{р-ра} = 1.58 \ г/мл$

Условия: н. у. (нормальные условия)

Перевод в СИ:

$V_{р-ра}(NaHCO_3) = 40 \ л = 0.04 \ м^3$

$\rho_{р-ра} = 1.58 \ г/мл = 1580 \ кг/м^3$

Найти:

$V(CO_2) - ?$

Решение:

В огнетушителях используется реакция гидрокарбоната натрия с кислотой, в результате которой выделяется углекислый газ. Уравнение реакции в общем виде, где гидрокарбонат натрия является лимитирующим реагентом:

$NaHCO_3 + H^+ \rightarrow Na^+ + H_2O + CO_2\uparrow$

Из уравнения реакции следует, что из 1 моль $NaHCO_3$ образуется 1 моль $CO_2$.

$n(NaHCO_3) = n(CO_2)$

1. Найдем массу раствора гидрокарбоната натрия. Для этого переведем объем из литров в миллилитры: $V_{р-ра} = 40 \ л = 40000 \ мл$.

$m_{р-ра} = \rho_{р-ра} \cdot V_{р-ра} = 1.58 \ г/мл \cdot 40000 \ мл = 63200 \ г$.

2. Найдем массу чистого гидрокарбоната натрия $NaHCO_3$ в растворе:

$m(NaHCO_3) = m_{р-ра} \cdot \omega(NaHCO_3) = 63200 \ г \cdot 0.08 = 5056 \ г$.

3. Рассчитаем молярную массу $NaHCO_3$:

$M(NaHCO_3) = 23 + 1 + 12 + 3 \cdot 16 = 84 \ г/моль$.

4. Найдем количество вещества $NaHCO_3$:

$n(NaHCO_3) = \frac{m(NaHCO_3)}{M(NaHCO_3)} = \frac{5056 \ г}{84 \ г/моль} \approx 60.19 \ моль$.

5. Согласно уравнению реакции, количество вещества выделившегося $CO_2$ равно количеству вещества $NaHCO_3$:

$n(CO_2) = n(NaHCO_3) \approx 60.19 \ моль$.

6. Объем газа при нормальных условиях (н. у.) рассчитывается по формуле $V = n \cdot V_m$, где $V_m = 22.4 \ л/моль$ - молярный объем газа при н. у.

$V(CO_2) = 60.19 \ моль \cdot 22.4 \ л/моль \approx 1348.26 \ л$.

7. Переведем объем в кубические метры ($1 \ м^3 = 1000 \ л$):

$V(CO_2) = \frac{1348.26 \ л}{1000 \ л/м^3} \approx 1.348 \ м^3$.

Примечание: Ответ в задачнике (1,344 м³) получается, если количество вещества $NaHCO_3$ составляет ровно 60 моль, что соответствует объему исходного раствора ~39,87 л. Расхождение, вероятно, связано с округлением исходных данных в условии.

Ответ: 1,348 м³.

2. Рассчитайте объем воздуха (объемная доля $O_2$ в воздухе 20%) необходимого для сжигания 20 л угарного газа. Определите объем образующего углекислого газа.

Дано:

$V(CO) = 20 \ л$

$\phi(O_2)_{в \ воздухе} = 20\% = 0.2$

Перевод в СИ:

$V(CO) = 20 \ л = 0.02 \ м^3$

Найти:

$V(воздуха) - ?$

$V(CO_2) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции горения угарного газа:

$2CO + O_2 \rightarrow 2CO_2$

2. Согласно закону объемных отношений Гей-Люссака, объемы реагирующих и образующихся газов (при одинаковых условиях) соотносятся как их стехиометрические коэффициенты. Для данной реакции:

$\frac{V(CO)}{2} = \frac{V(O_2)}{1} = \frac{V(CO_2)}{2}$

3. Найдем объем кислорода, необходимый для сжигания 20 л угарного газа:

$V(O_2) = V(CO) \cdot \frac{1}{2} = 20 \ л \cdot \frac{1}{2} = 10 \ л$.

4. Рассчитаем объем воздуха. Объемная доля кислорода в воздухе составляет 20%.

$V(воздуха) = \frac{V(O_2)}{\phi(O_2)} = \frac{10 \ л}{0.2} = 50 \ л$.

5. Найдем объем углекислого газа, который образуется в результате реакции:

$V(CO_2) = V(CO) \cdot \frac{2}{2} = V(CO) = 20 \ л$.

Ответ: 50 л воздуха, 20 л $CO_2$.

3. Рассчитайте массу 5%-ной соляной кислоты, которая может вступать во взаимодействие с 8 г гидрокарбоната натрия ($NaHCO_3$). Сколько граммов поваренной соли при этом образуется?

Дано:

$m(NaHCO_3) = 8 \ г$

$\omega(HCl) = 5\% = 0.05$

Перевод в СИ:

$m(NaHCO_3) = 8 \ г = 0.008 \ кг$

Найти:

$m_{р-ра}(HCl) - ?$

$m(NaCl) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции между гидрокарбонатом натрия и соляной кислотой:

$NaHCO_3 + HCl \rightarrow NaCl + H_2O + CO_2$

2. Рассчитаем молярные массы реагентов и продуктов, участвующих в расчетах:

$M(NaHCO_3) = 23 + 1 + 12 + 3 \cdot 16 = 84 \ г/моль$.

$M(HCl) = 1 + 35.5 = 36.5 \ г/моль$.

$M(NaCl) = 23 + 35.5 = 58.5 \ г/моль$.

3. Найдем количество вещества гидрокарбоната натрия:

$n(NaHCO_3) = \frac{m(NaHCO_3)}{M(NaHCO_3)} = \frac{8 \ г}{84 \ г/моль} \approx 0.09524 \ моль$.

4. По уравнению реакции, все вещества реагируют в молярном соотношении 1:1:1. Следовательно:

$n(HCl) = n(NaCl) = n(NaHCO_3) \approx 0.09524 \ моль$.

5. Рассчитаем массу чистого хлороводорода ($HCl$), необходимого для реакции:

$m(HCl) = n(HCl) \cdot M(HCl) = 0.09524 \ моль \cdot 36.5 \ г/моль \approx 3.476 \ г$.

6. Рассчитаем массу 5%-ного раствора соляной кислоты:

$m_{р-ра}(HCl) = \frac{m(HCl)}{\omega(HCl)} = \frac{3.476 \ г}{0.05} = 69.52 \ г$.

7. Рассчитаем массу образовавшейся поваренной соли ($NaCl$):

$m(NaCl) = n(NaCl) \cdot M(NaCl) = 0.09524 \ моль \cdot 58.5 \ г/моль \approx 5.57 \ г$.

Ответ: 69,52 г раствора HCl, 5,57 г NaCl.