Номер 5-100, страница 62 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

5-100. Вычислите массу 25%-ного раствора азотной кислоты, который потребуется для полной нейтрализации 18,5 г гидроксида кальция.

Дано:

Массовая доля азотной кислоты в растворе $\omega(HNO_3) = 25\%$

Масса гидроксида кальция $m(Ca(OH)_2) = 18.5 \text{ г}$

Все данные представлены в единицах, не требующих перевода в СИ для данного типа задач.

Найти:

Массу 25%-ного раствора азотной кислоты $m_{р-ра}(HNO_3)$

Решение:

1. Сначала запишем уравнение реакции нейтрализации, которая происходит между азотной кислотой и гидроксидом кальция. В результате реакции образуются соль (нитрат кальция) и вода.

$2HNO_3 + Ca(OH)_2 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + 2H_2O$

Из сбалансированного уравнения реакции видно, что на нейтрализацию 1 моль гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$) расходуется 2 моль азотной кислоты ($HNO_3$).

2. Рассчитаем молярные массы реагентов, используя периодическую таблицу химических элементов (значения атомных масс округляем до целых, кроме хлора):

Молярная масса гидроксида кальция $Ca(OH)_2$:

$M(Ca(OH)_2) = M(Ca) + 2 \times (M(O) + M(H)) = 40 + 2 \times (16 + 1) = 74 \text{ г/моль}$

Молярная масса азотной кислоты $HNO_3$:

$M(HNO_3) = M(H) + M(N) + 3 \times M(O) = 1 + 14 + 3 \times 16 = 63 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число моль) гидроксида кальция, содержащееся в 18,5 г:

$n(Ca(OH)_2) = \frac{m(Ca(OH)_2)}{M(Ca(OH)_2)} = \frac{18.5 \text{ г}}{74 \text{ г/моль}} = 0.25 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции определим количество вещества азотной кислоты, необходимое для полной нейтрализации 0,25 моль гидроксида кальция. Соотношение $n(HNO_3) : n(Ca(OH)_2) = 2 : 1$.

$n(HNO_3) = 2 \times n(Ca(OH)_2) = 2 \times 0.25 \text{ моль} = 0.5 \text{ моль}$

5. Теперь вычислим массу чистой азотной кислоты, которая соответствует 0,5 моль:

$m(HNO_3) = n(HNO_3) \times M(HNO_3) = 0.5 \text{ моль} \times 63 \text{ г/моль} = 31.5 \text{ г}$

6. В задаче требуется найти массу 25%-ного раствора азотной кислоты. Это означает, что 31,5 г чистой $HNO_3$ составляют 25% от общей массы раствора. Массу раствора можно найти по формуле:

$m_{р-ра} = \frac{m_{вещества}}{\omega_{вещества}}$

Где $\omega$ — массовая доля вещества, выраженная в долях единицы ($\omega = 25\% = 0.25$).

$m_{р-ра}(HNO_3) = \frac{m(HNO_3)}{\omega(HNO_3)} = \frac{31.5 \text{ г}}{0.25} = 126 \text{ г}$

Ответ: для полной нейтрализации 18,5 г гидроксида кальция потребуется 126 г 25%-ного раствора азотной кислоты.