Номер 2.38, страница 50, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

2.38. При обработке 15 г технической поваренной соли концентрированной серной кислотой выделилось 5,6 л газа (н. у.). Рассчитайте массовую долю (в процентах) примесей в технической поваренной соли.

Дано:

$m_{\text{техн.}}(\text{NaCl}) = 15 \text{ г}$

$V(\text{газа}) = 5,6 \text{ л (н. у.)}$

Найти:

$\omega(\text{примесей}) - ?$

Решение:

При обработке технической поваренной соли (основное вещество - хлорид натрия, $\text{NaCl}$) концентрированной серной кислотой ($\text{H}_2\text{SO}_4$) происходит химическая реакция. В результате реакции выделяется газообразный хлороводород ($\text{HCl}$). Предполагается, что примеси, содержащиеся в технической соли, не реагируют с серной кислотой с выделением газа.

Уравнение реакции можно записать так:

$\text{NaCl} + \text{H}_2\text{SO}_4(\text{конц.}) \rightarrow \text{NaHSO}_4 + \text{HCl}\uparrow$

Или при сильном нагревании:

$2\text{NaCl} + \text{H}_2\text{SO}_4(\text{конц.}) \xrightarrow{t} \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2\text{HCl}\uparrow$

В обоих случаях из 1 моль $\text{NaCl}$ образуется 1 моль $\text{HCl}$ (во втором уравнении из 2 моль $\text{NaCl}$ образуется 2 моль $\text{HCl}$, что соответствует соотношению 1:1). Используем это мольное соотношение для расчетов.

1. Найдем количество вещества (в молях) выделившегося газа ($\text{HCl}$). Поскольку объем газа дан при нормальных условиях (н. у.), мы можем использовать молярный объем газа, который при н. у. составляет $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$.

$n(\text{HCl}) = \frac{V(\text{HCl})}{V_m} = \frac{5,6 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,25 \text{ моль}$

2. Согласно стехиометрии реакции, количество вещества чистого хлорида натрия, вступившего в реакцию, равно количеству вещества выделившегося хлороводорода.

$n(\text{NaCl}) = n(\text{HCl}) = 0,25 \text{ моль}$

3. Рассчитаем массу чистого хлорида натрия, который прореагировал. Для этого вычислим молярную массу $\text{NaCl}$.

$M(\text{NaCl}) = M(\text{Na}) + M(\text{Cl}) = 23 + 35,5 = 58,5 \text{ г/моль}$

Теперь найдем массу чистого $\text{NaCl}$:

$m_{\text{чист.}}(\text{NaCl}) = n(\text{NaCl}) \cdot M(\text{NaCl}) = 0,25 \text{ моль} \cdot 58,5 \text{ г/моль} = 14,625 \text{ г}$

4. Зная массу всего образца технической соли и массу чистого $\text{NaCl}$ в нем, найдем массу примесей.

$m(\text{примесей}) = m_{\text{техн.}}(\text{NaCl}) - m_{\text{чист.}}(\text{NaCl}) = 15 \text{ г} - 14,625 \text{ г} = 0,375 \text{ г}$

5. Рассчитаем массовую долю примесей (в процентах) в технической поваренной соли.

$\omega(\text{примесей}) = \frac{m(\text{примесей})}{m_{\text{техн.}}(\text{NaCl})} \cdot 100\% = \frac{0,375 \text{ г}}{15 \text{ г}} \cdot 100\% = 0,025 \cdot 100\% = 2,5\%$

Ответ: массовая доля примесей в технической поваренной соли составляет 2,5%.