Страница 89 - гдз по химии 8 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

1. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

a) $Li \rightarrow Li_2O \rightarrow LiOH \rightarrow Li_2SO_4$

б) $S \rightarrow SO_2 \rightarrow SO_3 \rightarrow H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4$

a) Li → Li₂O → LiOH → Li₂SO₄

Решение:

Для осуществления данной последовательности превращений необходимо провести следующие химические реакции:

1. Окисление лития кислородом. При нагревании литий реагирует с кислородом, образуя оксид лития:

$4Li + O_2 \rightarrow 2Li_2O$

2. Взаимодействие оксида лития с водой. Оксид лития является основным оксидом и при реакции с водой образует соответствующее основание — гидроксид лития (щёлочь):

$Li_2O + H_2O \rightarrow 2LiOH$

3. Нейтрализация гидроксида лития серной кислотой. В результате реакции щёлочи с кислотой образуется соль (сульфат лития) и вода:

$2LiOH + H_2SO_4 \rightarrow Li_2SO_4 + 2H_2O$

Дополнительный переход от оксида лития к сульфату лития (указан на схеме стрелкой) можно осуществить путём реакции основного оксида с кислотой:

$Li_2O + H_2SO_4 \rightarrow Li_2SO_4 + H_2O$

Ответ:

$4Li + O_2 \rightarrow 2Li_2O$

$Li_2O + H_2O \rightarrow 2LiOH$

$2LiOH + H_2SO_4 \rightarrow Li_2SO_4 + 2H_2O$

Уравнение для прямого перехода: $Li_2O + H_2SO_4 \rightarrow Li_2SO_4 + H_2O$

б) S → SO₂ → SO₃ → H₂SO₄ → Na₂SO₄

Решение:

Для осуществления данной последовательности превращений необходимо провести следующие химические реакции:

1. Сгорание серы в кислороде. При нагревании сера реагирует с кислородом с образованием диоксида серы (сернистого газа):

$S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2$

2. Каталитическое окисление диоксида серы. Для получения триоксида серы (серного ангидрида) диоксид серы окисляют кислородом в присутствии катализатора (например, $V_2O_5$) и при повышенной температуре. Реакция является обратимой:

$2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$

3. Взаимодействие триоксида серы с водой. Триоксид серы является кислотным оксидом и при реакции с водой образует серную кислоту:

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

4. Нейтрализация серной кислоты гидроксидом натрия. В результате реакции кислоты со щёлочью образуется соль (сульфат натрия) и вода:

$H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$

Дополнительный переход от триоксида серы к сульфату натрия (указан на схеме стрелкой) можно осуществить путём реакции кислотного оксида со щёлочью:

$SO_3 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O$

Ответ:

$S + O_2 \rightarrow SO_2$

$2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

$H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$

Уравнение для прямого перехода: $SO_3 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O$

2. В 200 мл воды растворили 124 г оксида натрия. Найдите массовую долю и количество вещества щёлочи в полученном растворе.

Дано:

Решение:

Дано:

$V(H_2O) = 200$ мл

$m(Na_2O) = 124$ г

Примем плотность воды $\rho(H_2O) \approx 1$ г/мл.

Найти:

$\omega(NaOH) - ?$ (массовая доля щёлочи)

$n(NaOH) - ?$ (количество вещества щёлочи)

Решение:

1. Первым шагом запишем уравнение химической реакции. Оксид натрия ($Na_2O$), будучи основным оксидом, реагирует с водой ($H_2O$) с образованием щёлочи — гидроксида натрия ($NaOH$):

$Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$

2. Далее найдём массу воды, используя её объём и плотность:

$m(H_2O) = V(H_2O) \cdot \rho(H_2O) = 200 \text{ мл} \cdot 1 \text{ г/мл} = 200 \text{ г}$

3. Рассчитаем молярные массы оксида натрия ($Na_2O$) и гидроксида натрия ($NaOH$), используя значения относительных атомных масс из Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева ($Ar(Na) = 23$, $Ar(O) = 16$, $Ar(H) = 1$):

$M(Na_2O) = 2 \cdot Ar(Na) + Ar(O) = 2 \cdot 23 + 16 = 62 \text{ г/моль}$

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

4. Определим количество вещества (число молей) оксида натрия, которое было растворено в воде:

$n(Na_2O) = \frac{m(Na_2O)}{M(Na_2O)} = \frac{124 \text{ г}}{62 \text{ г/моль}} = 2 \text{ моль}$

5. По уравнению реакции найдём количество вещества щёлочи ($NaOH$), которое образовалось. Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении, из 1 моль $Na_2O$ образуется 2 моль $NaOH$. Следовательно:

$n(NaOH) = 2 \cdot n(Na_2O) = 2 \cdot 2 \text{ моль} = 4 \text{ моль}$

Это первая искомая величина — количество вещества щёлочи.

6. Для нахождения массовой доли щёлочи необходимо знать её массу и массу всего раствора. Вычислим массу образовавшегося гидроксида натрия:

$m(NaOH) = n(NaOH) \cdot M(NaOH) = 4 \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} = 160 \text{ г}$

7. Теперь вычислим массу конечного раствора. Она складывается из массы исходных компонентов: воды и оксида натрия, который полностью прореагировал с водой.

$m_{раствора} = m(H_2O) + m(Na_2O) = 200 \text{ г} + 124 \text{ г} = 324 \text{ г}$

8. Наконец, рассчитаем массовую долю ($\omega$) гидроксида натрия в полученном растворе:

$\omega(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{m_{раствора}} \cdot 100\%$

$\omega(NaOH) = \frac{160 \text{ г}}{324 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 49,38\%$

Это вторая искомая величина.

Ответ: количество вещества щёлочи в полученном растворе $n(NaOH) = 4$ моль; массовая доля щёлочи $\omega(NaOH) = 49,38\%$.