Страница 77 - гдз по химии 8 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

3. Определите объём водорода (н. у.), выделившегося при взаимодействии 69 г натрия с водой, и количество вещества полученного гидроксида натрия NaOH.

Дано:

Решение:

$2Na + 2HOH = 2NaOH + H_2\uparrow$

Дано:

$m(\text{Na}) = 69$ г

Найти:

$V(\text{H}_2)$ - ?

$n(\text{NaOH})$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия натрия с водой. В задании оно представлено как $2\text{Na} + 2\text{HOH} = 2\text{NaOH} + \text{H}_2\uparrow$. Запишем его в более привычном виде:

$2\text{Na} + 2\text{H}_2\text{O} = 2\text{NaOH} + \text{H}_2\uparrow$

2. Найдем количество вещества (моль) натрия, вступившего в реакцию. Молярная масса натрия $M(\text{Na})$ согласно периодической таблице Д.И. Менделеева составляет приблизительно 23 г/моль.

$n(\text{Na}) = \frac{m(\text{Na})}{M(\text{Na})} = \frac{69 \text{ г}}{23 \text{ г/моль}} = 3 \text{ моль}$

3. Далее, используя стехиометрические коэффициенты из уравнения реакции, найдём искомые величины.

Объём водорода (н. у.)

По уравнению реакции видно, что из 2 моль натрия образуется 1 моль водорода. Таким образом, соотношение количеств веществ составляет $n(\text{Na}) : n(\text{H}_2) = 2 : 1$.

Отсюда следует, что количество вещества выделившегося водорода в два раза меньше количества вещества натрия:

$n(\text{H}_2) = \frac{1}{2} n(\text{Na}) = \frac{1}{2} \times 3 \text{ моль} = 1.5 \text{ моль}$

Объём газа при нормальных условиях (н. у.) вычисляется по формуле $V = n \times V_m$, где $V_m$ — молярный объём газа, равный 22,4 л/моль.

$V(\text{H}_2) = n(\text{H}_2) \times V_m = 1.5 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 33.6 \text{ л}$

Ответ: объём выделившегося водорода (н. у.) равен 33,6 л.

Количество вещества полученного гидроксида натрия NaOH

Согласно уравнению реакции, из 2 моль натрия образуется 2 моль гидроксида натрия. Соотношение количеств веществ составляет $n(\text{Na}) : n(\text{NaOH}) = 2 : 2$, что эквивалентно $1 : 1$.

Следовательно, количество вещества образовавшегося гидроксида натрия равно количеству вещества прореагировавшего натрия:

$n(\text{NaOH}) = n(\text{Na}) = 3 \text{ моль}$

Ответ: количество вещества полученного гидроксида натрия NaOH равно 3 моль.

4. Рассчитайте массу осадка в реакции обмена между раствором хлорида железа(III) и 100 г гидроксида натрия и количество вещества хлорида натрия.

Дано:

Решение:

$FeCl_3 + 3NaOH = Fe(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$

Дано:

$m(NaOH) = 100 \text{ г}$

Найти:

$m(Fe(OH)_3) - ?$

$n(NaCl) - ?$

Решение:

Уравнение реакции обмена, указанное в задаче:

$FeCl_3 + 3NaOH = Fe(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$

Из условия задачи следует, что в реакцию вступает 100 г гидроксида натрия и раствор хлорида железа(III). Поскольку количество хлорида железа(III) не указано, будем считать, что он взят в избытке, и реакция протекает до полного расходования гидроксида натрия.

1. Рассчитаем количество вещества (число молей) гидроксида натрия ($NaOH$).

Молярная масса $NaOH$ вычисляется как сумма атомных масс натрия, кислорода и водорода:

$M(NaOH) = M(Na) + M(O) + M(H) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$

Количество вещества $NaOH$:

$n(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{M(NaOH)} = \frac{100 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 2.5 \text{ моль}$

Далее, используя стехиометрические коэффициенты из уравнения реакции, рассчитаем искомые величины.

Масса осадка

Осадком в данной реакции является гидроксид железа(III) - $Fe(OH)_3$.

2. По уравнению реакции, из 3 моль $NaOH$ образуется 1 моль $Fe(OH)_3$. Составим пропорцию для нахождения количества вещества $Fe(OH)_3$:

$\frac{n(Fe(OH)_3)}{1} = \frac{n(NaOH)}{3}$

$n(Fe(OH)_3) = \frac{n(NaOH)}{3} = \frac{2.5 \text{ моль}}{3}$

3. Рассчитаем молярную массу $Fe(OH)_3$:

$M(Fe(OH)_3) = M(Fe) + 3 \times (M(O) + M(H)) = 56 + 3 \times (16 + 1) = 56 + 51 = 107 \text{ г/моль}$

4. Теперь можем найти массу образовавшегося осадка:

$m(Fe(OH)_3) = n(Fe(OH)_3) \times M(Fe(OH)_3) = \frac{2.5}{3} \text{ моль} \times 107 \text{ г/моль} \approx 89.17 \text{ г}$

Ответ: масса осадка $Fe(OH)_3$ составляет 89.17 г.

Количество вещества хлорида натрия

5. По уравнению реакции, из 3 моль $NaOH$ образуется 3 моль $NaCl$. Их соотношение составляет 1:1. Следовательно, количество вещества $NaCl$ равно количеству вещества $NaOH$:

$n(NaCl) = n(NaOH) = 2.5 \text{ моль}$

Ответ: количество вещества хлорида натрия $NaCl$ равно 2.5 моль.