Номер 5-72, страница 60 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

5-72. Смешали два раствора. Первый содержал 44,8 г гидроксида калия, второй — 44,1 г азотной кислоты. Вычислите массу образовавшейся соли и массу оставшегося в избытке реагента.

Дано:

Масса гидроксида калия $m(\text{KOH}) = 44,8 \text{ г}$
Масса азотной кислоты $m(\text{HNO}_3) = 44,1 \text{ г}$

Найти:

Массу образовавшейся соли $m(\text{соли}) - ?$
Массу оставшегося в избытке реагента $m(\text{изб.}) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции нейтрализации, которая происходит при смешивании растворов гидроксида калия и азотной кислоты:
$\text{KOH} + \text{HNO}_3 \rightarrow \text{KNO}_3 + \text{H}_2\text{O}$
В результате реакции образуется соль — нитрат калия ($\text{KNO}_3$) и вода.

2. Рассчитаем молярные массы исходных веществ и продукта реакции (соли):
$M(\text{KOH}) = 39,1 + 16 + 1 = 56,1 \text{ г/моль}$
$M(\text{HNO}_3) = 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 63 \text{ г/моль}$
$M(\text{KNO}_3) = 39,1 + 14 + 3 \cdot 16 = 101,1 \text{ г/моль}$

3. Вычислим количество вещества (число молей) для каждого из реагентов:
$n(\text{KOH}) = \frac{m(\text{KOH})}{M(\text{KOH})} = \frac{44,8 \text{ г}}{56,1 \text{ г/моль}} \approx 0,7986 \text{ моль}$
$n(\text{HNO}_3) = \frac{m(\text{HNO}_3)}{M(\text{HNO}_3)} = \frac{44,1 \text{ г}}{63 \text{ г/моль}} = 0,7 \text{ моль}$

4. Определим, какой из реагентов находится в избытке, а какой — в недостатке. Согласно уравнению реакции, гидроксид калия и азотная кислота реагируют в мольном соотношении 1:1.
Сравним количество молей реагентов: $n(\text{HNO}_3) = 0,7 \text{ моль} < n(\text{KOH}) \approx 0,8 \text{ моль}$.
Следовательно, азотная кислота находится в недостатке и прореагирует полностью, а гидроксид калия — в избытке. Расчет продуктов реакции будем вести по лимитирующему реагенту (азотной кислоте).

5. Рассчитаем массу образовавшейся соли, нитрата калия ($\text{KNO}_3$).
По уравнению реакции, количество вещества образовавшейся соли равно количеству вещества азотной кислоты, вступившей в реакцию:
$n(\text{KNO}_3) = n(\text{HNO}_3) = 0,7 \text{ моль}$
Теперь найдем массу соли:
$m(\text{KNO}_3) = n(\text{KNO}_3) \cdot M(\text{KNO}_3) = 0,7 \text{ моль} \cdot 101,1 \text{ г/моль} = 70,77 \text{ г}$

6. Рассчитаем массу оставшегося в избытке гидроксида калия.
Сначала найдем количество вещества $\text{KOH}$, которое вступило в реакцию. Из уравнения реакции $n(\text{KOH}_{\text{прореаг.}}) = n(\text{HNO}_3)$.
$n(\text{KOH}_{\text{прореаг.}}) = 0,7 \text{ моль}$
Теперь найдем количество вещества $\text{KOH}$, оставшегося после реакции (в избытке):
$n(\text{KOH}_{\text{ост.}}) = n(\text{KOH}_{\text{исх.}}) - n(\text{KOH}_{\text{прореаг.}}) = 0,7986 \text{ моль} - 0,7 \text{ моль} = 0,0986 \text{ моль}$
Наконец, найдем массу оставшегося $\text{KOH}$:
$m(\text{KOH}_{\text{ост.}}) = n(\text{KOH}_{\text{ост.}}) \cdot M(\text{KOH}) = 0,0986 \text{ моль} \cdot 56,1 \text{ г/моль} \approx 5,53 \text{ г}$

Примечание: Если использовать округленные до целых чисел молярные массы ($M(\text{KOH}) = 56 \text{ г/моль}$ и $M(\text{KNO}_3) = 101 \text{ г/моль}$), то результаты будут следующими:
$n(\text{KOH}) = 44,8 / 56 = 0,8 \text{ моль}$;
$n(\text{HNO}_3) = 44,1 / 63 = 0,7 \text{ моль}$;
$\text{HNO}_3$ в недостатке.
$m(\text{KNO}_3) = 0,7 \text{ моль} \cdot 101 \text{ г/моль} = 70,7 \text{ г}$;
$n(\text{KOH}_{\text{ост.}}) = 0,8 - 0,7 = 0,1 \text{ моль}$;
$m(\text{KOH}_{\text{ост.}}) = 0,1 \text{ моль} \cdot 56 \text{ г/моль} = 5,6 \text{ г}$. Эти значения часто используются в школьных задачах.

Ответ: масса образовавшейся соли (нитрата калия) составляет 70,77 г (или 70,7 г при округлении), масса оставшегося в избытке реагента (гидроксида калия) — 5,53 г (или 5,6 г при округлении).