Номер 3.12, страница 56, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

3.12. Какая масса гидроксида натрия потребуется для нейтрализации 20 г раствора серной кислоты с массовой долей серной кислоты 4,9%?

Дано:

$m_{р-ра}(H_2SO_4) = 20 \text{ г}$

$\omega(H_2SO_4) = 4,9\% = 0,049$

Найти:

$m(NaOH) - ?$

Решение:

1. Сначала запишем уравнение реакции нейтрализации серной кислоты ($H_2SO_4$) гидроксидом натрия ($NaOH$). В результате реакции образуются соль (сульфат натрия, $Na_2SO_4$) и вода ($H_2O$).

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

2. Рассчитаем массу чистой серной кислоты, содержащейся в 20 г раствора. Масса вещества ($m_{в-ва}$) в растворе вычисляется по формуле:

$m_{в-ва} = m_{р-ра} \times \omega$

где $m_{р-ра}$ - масса раствора, а $\omega$ - массовая доля вещества.

$m(H_2SO_4) = 20 \text{ г} \times 0,049 = 0,98 \text{ г}$

3. Вычислим молярные массы серной кислоты и гидроксида натрия.

$M(H_2SO_4) = 2 \times Ar(H) + Ar(S) + 4 \times Ar(O) = 2 \times 1 + 32 + 4 \times 16 = 98 \text{ г/моль}$

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

4. Найдем количество вещества (число молей) серной кислоты, вступившей в реакцию, по формуле $n = \frac{m}{M}$:

$n(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)} = \frac{0,98 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} = 0,01 \text{ моль}$

5. Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции, для нейтрализации 1 моль серной кислоты требуется 2 моль гидроксида натрия. Таким образом, количество вещества гидроксида натрия будет в два раза больше, чем количество вещества серной кислоты.

$\frac{n(H_2SO_4)}{1} = \frac{n(NaOH)}{2} \implies n(NaOH) = 2 \times n(H_2SO_4)$

$n(NaOH) = 2 \times 0,01 \text{ моль} = 0,02 \text{ моль}$

6. Теперь мы можем найти массу гидроксида натрия, необходимую для реакции:

$m(NaOH) = n(NaOH) \times M(NaOH) = 0,02 \text{ моль} \times 40 \text{ г/моль} = 0,8 \text{ г}$

Ответ: для нейтрализации 20 г 4,9% раствора серной кислоты потребуется 0,8 г гидроксида натрия.