Страница 94 - гдз по химии 8 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

3. Рассчитайте массу 20 %-ного раствора едкого натра, необходимого для нейтрализации 12 %-ной соляной кислоты массой 730 г.

Дано:

Решение:

Дано:

Массовая доля раствора едкого натра, $\omega(NaOH) = 20 \% = 0.20$

Массовая доля раствора соляной кислоты, $\omega(HCl) = 12 \% = 0.12$

Масса раствора соляной кислоты, $m_{p-pa}(HCl) = 730 \text{ г}$

Данные представлены в единицах, удобных для химических расчетов, перевод в стандартную систему СИ (кг) не требуется.

Найти:

Массу раствора едкого натра, $m_{p-pa}(NaOH)$ - ?

Решение:

1. Составим уравнение реакции нейтрализации между едким натром (гидроксидом натрия) и соляной кислотой:

$NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$

По уравнению реакции видно, что гидроксид натрия и соляная кислота реагируют в мольном соотношении 1:1. Это означает, что количество вещества (число моль) $NaOH$ равно количеству вещества $HCl$.

$n(NaOH) = n(HCl)$

2. Найдем массу чистой соляной кислоты ($HCl$), содержащейся в 730 г 12%-ного раствора:

$m(HCl) = m_{p-pa}(HCl) \cdot \omega(HCl) = 730 \text{ г} \cdot 0.12 = 87.6 \text{ г}$

3. Рассчитаем количество вещества (число моль) соляной кислоты. Для этого нам понадобится молярная масса $HCl$.

$M(H) = 1 \text{ г/моль}$, $M(Cl) = 35.5 \text{ г/моль}$

$M(HCl) = 1 + 35.5 = 36.5 \text{ г/моль}$

Теперь находим количество вещества:

$n(HCl) = \frac{m(HCl)}{M(HCl)} = \frac{87.6 \text{ г}}{36.5 \text{ г/моль}} = 2.4 \text{ моль}$

4. Исходя из стехиометрии реакции (1:1), для полной нейтрализации потребуется такое же количество вещества едкого натра:

$n(NaOH) = n(HCl) = 2.4 \text{ моль}$

5. Вычислим массу чистого гидроксида натрия ($NaOH$), которая соответствует 2.4 моль. Сначала найдем молярную массу $NaOH$.

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

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

Теперь находим массу чистого $NaOH$:

$m(NaOH) = n(NaOH) \cdot M(NaOH) = 2.4 \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} = 96 \text{ г}$

6. Мы нашли массу чистого вещества $NaOH$, которая должна содержаться в 20%-ном растворе. Теперь найдем массу всего раствора:

$m_{p-pa}(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{\omega(NaOH)} = \frac{96 \text{ г}}{0.20} = 480 \text{ г}$

Ответ: масса 20 %-ного раствора едкого натра, необходимая для нейтрализации, составляет 480 г.

4. В 250 г воды растворили 31 г оксида натрия. Рассчитайте массовую долю и количество вещества щёлочи в полученном растворе.

Дано:

Решение:

Дано:

$m(H_2O) = 250 \text{ г}$

$m(Na_2O) = 31 \text{ г}$

Найти:

$\omega(NaOH) - ?$

$n(NaOH) - ?$

Решение:

1. При растворении оксида натрия в воде происходит химическая реакция с образованием щёлочи — гидроксида натрия. Запишем уравнение этой реакции:

$Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$

2. Рассчитаем молярные массы оксида натрия ($Na_2O$) и гидроксида натрия ($NaOH$), используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы:

Молярная масса оксида натрия:

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

Молярная масса гидроксида натрия:

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

3. Найдем количество вещества (число молей) оксида натрия:

$n(Na_2O) = \frac{m(Na_2O)}{M(Na_2O)} = \frac{31 \text{ г}}{62 \text{ г/моль}} = 0.5 \text{ моль}$

4. Согласно уравнению реакции, из 1 моль оксида натрия образуется 2 моль гидроксида натрия. Рассчитаем количество вещества щёлочи ($NaOH$), которое образовалось в результате реакции:

$n(NaOH) = 2 \cdot n(Na_2O) = 2 \cdot 0.5 \text{ моль} = 1 \text{ моль}$

Это первая часть ответа.

5. Для расчёта массовой доли щёлочи нам нужно найти массу образовавшегося гидроксида натрия и массу всего раствора.

Масса гидроксида натрия:

$m(NaOH) = n(NaOH) \cdot M(NaOH) = 1 \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} = 40 \text{ г}$

6. Масса полученного раствора складывается из масс исходных компонентов, то есть массы воды и массы оксида натрия:

$m_{раствора} = m(H_2O) + m(Na_2O) = 250 \text{ г} + 31 \text{ г} = 281 \text{ г}$

7. Рассчитаем массовую долю гидроксида натрия в растворе. Массовая доля вещества в растворе – это отношение массы растворенного вещества к массе всего раствора:

$\omega(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{m_{раствора}} = \frac{40 \text{ г}}{281 \text{ г}} \approx 0.1423$

Для удобства выразим массовую долю в процентах:

$\omega(NaOH) = 0.1423 \cdot 100\% \approx 14.23\%$

Ответ: количество вещества щёлочи $n(NaOH) = 1 \text{ моль}$; массовая доля щёлочи $\omega(NaOH) \approx 14.23\%$.