Номер 5-78, страница 60 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

5-78. Смешали 80 г 10%-ного раствор гидроксида натрия и 14,6 г 25%-ного раствора соляной кислоты. Вычислите

а) массу образовавшейся соли;

б) массовую долю соли в образовавшемся растворе;

в) массу оставшегося в избытке реагента;

г) массовую долю оставшегося в избытке реагента в растворе.

Дано:

Масса раствора гидроксида натрия: $m_{р-ра}(NaOH) = 80 \text{ г}$
Массовая доля гидроксида натрия: $w(NaOH) = 10\% = 0,1$
Масса раствора соляной кислоты: $m_{р-ра}(HCl) = 14,6 \text{ г}$
Массовая доля соляной кислоты: $w(HCl) = 25\% = 0,25$

Найти:

а) $m(соли)$ - массу образовавшейся соли
б) $w(соли)$ - массовую долю соли в образовавшемся растворе
в) $m(ост. реагента)$ - массу оставшегося в избытке реагента
г) $w(ост. реагента)$ - массовую долю оставшегося в избытке реагента в растворе

Решение:

1. Запишем уравнение реакции нейтрализации, которая происходит при смешивании раствора гидроксида натрия и соляной кислоты. В результате образуется соль хлорид натрия и вода:

$NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$

2. Вычислим массы чистых веществ (реагентов), содержащихся в исходных растворах, по формуле $m(вещества) = m(раствора) \cdot w(вещества)$.

Масса гидроксида натрия: $m(NaOH) = 80 \text{ г} \cdot 0,10 = 8 \text{ г}$

Масса соляной кислоты: $m(HCl) = 14,6 \text{ г} \cdot 0,25 = 3,65 \text{ г}$

3. Найдем количество вещества каждого реагента, используя формулу $n = m / M$. Для этого сначала вычислим молярные массы ($M$) реагентов.

Молярная масса гидроксида натрия: $M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$

Молярная масса соляной кислоты: $M(HCl) = 1 + 35,5 = 36,5 \text{ г/моль}$

Количество вещества гидроксида натрия: $n(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{M(NaOH)} = \frac{8 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

Количество вещества соляной кислоты: $n(HCl) = \frac{m(HCl)}{M(HCl)} = \frac{3,65 \text{ г}}{36,5 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

4. Определим, какой из реагентов находится в избытке. Согласно уравнению реакции, реагенты взаимодействуют в мольном соотношении $1:1$.

Поскольку $n(HCl) < n(NaOH)$ ($0,1 \text{ моль} < 0,2 \text{ моль}$), соляная кислота является лимитирующим реагентом (находится в недостатке) и прореагирует полностью. Гидроксид натрия находится в избытке. Дальнейшие расчеты будем вести по реагенту в недостатке, то есть по $HCl$.

а) массу образовавшейся соли

Солью, образовавшейся в реакции, является хлорид натрия ($NaCl$). По уравнению реакции, количество вещества образовавшейся соли равно количеству вещества прореагировавшей кислоты: $n(NaCl) = n(HCl) = 0,1 \text{ моль}$

Вычислим молярную массу хлорида натрия: $M(NaCl) = 23 + 35,5 = 58,5 \text{ г/моль}$

Теперь найдем массу образовавшейся соли: $m(NaCl) = n(NaCl) \cdot M(NaCl) = 0,1 \text{ моль} \cdot 58,5 \text{ г/моль} = 5,85 \text{ г}$

Ответ: 5,85 г.

б) массовую долю соли в образовавшемся растворе

Сначала найдем массу конечного раствора. Она равна сумме масс исходных растворов: $m_{конечн. р-ра} = m_{р-ра}(NaOH) + m_{р-ра}(HCl) = 80 \text{ г} + 14,6 \text{ г} = 94,6 \text{ г}$

Теперь вычислим массовую долю хлорида натрия в конечном растворе: $w(NaCl) = \frac{m(NaCl)}{m_{конечн. р-ра}} = \frac{5,85 \text{ г}}{94,6 \text{ г}} \approx 0,0618$

Выразим в процентах: $0,0618 \cdot 100\% = 6,18\%$

Ответ: 6,18%.

в) массу оставшегося в избытке реагента

Реагент в избытке — гидроксид натрия. Найдем, какое количество вещества $NaOH$ вступило в реакцию. По уравнению реакции $n_{прореаг.}(NaOH) = n(HCl)$, так как соотношение $1:1$. $n_{прореаг.}(NaOH) = 0,1 \text{ моль}$

Найдем количество вещества $NaOH$, оставшегося после реакции (в избытке): $n_{ост.}(NaOH) = n_{исх.}(NaOH) - n_{прореаг.}(NaOH) = 0,2 \text{ моль} - 0,1 \text{ моль} = 0,1 \text{ моль}$

Теперь найдем массу оставшегося гидроксида натрия: $m_{ост.}(NaOH) = n_{ост.}(NaOH) \cdot M(NaOH) = 0,1 \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} = 4 \text{ г}$

Ответ: 4 г.

г) массовую долю оставшегося в избытке реагента в растворе

Масса конечного раствора составляет $94,6 \text{ г}$, а масса оставшегося гидроксида натрия — $4 \text{ г}$. Вычислим его массовую долю в конечном растворе: $w_{ост.}(NaOH) = \frac{m_{ост.}(NaOH)}{m_{конечн. р-ра}} = \frac{4 \text{ г}}{94,6 \text{ г}} \approx 0,0423$

Выразим в процентах: $0,0423 \cdot 100\% \approx 4,23\%$

Ответ: 4,23%.