Номер 5-99, страница 62 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

5-99. Вычислите массу 10%-ного раствора $H_2SO_4$, который потребуется для полной нейтрализации 50 г $NaOH$.

Дано:

Массовая доля серной кислоты в растворе, $\omega(H_2SO_4) = 10\%$ или $0.1$
Масса гидроксида натрия, $m(NaOH) = 50 \text{ г}$

Найти:

Массу 10%-ного раствора серной кислоты - $m_{p-pa}(H_2SO_4)$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции нейтрализации, которая происходит между серной кислотой и гидроксидом натрия: $$ H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O $$ Из уравнения реакции следует, что для полной нейтрализации 1 моль серной кислоты требуется 2 моль гидроксида натрия.

2. Рассчитаем молярные массы реагентов, используя относительные атомные массы из периодической таблицы химических элементов:
Молярная масса гидроксида натрия ($NaOH$): $$ M(NaOH) = M(Na) + M(O) + M(H) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль} $$ Молярная масса серной кислоты ($H_2SO_4$): $$ M(H_2SO_4) = 2 \cdot M(H) + M(S) + 4 \cdot M(O) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль} $$

3. Найдем количество вещества (число молей) гидроксида натрия в 50 г: $$ n(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{M(NaOH)} = \frac{50 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 1.25 \text{ моль} $$

4. По уравнению реакции определим, какое количество вещества серной кислоты потребуется для нейтрализации 1.25 моль $NaOH$. Соотношение реагентов $n(H_2SO_4) : n(NaOH)$ составляет $1:2$. $$ n(H_2SO_4) = \frac{1}{2} \cdot n(NaOH) = \frac{1}{2} \cdot 1.25 \text{ моль} = 0.625 \text{ моль} $$

5. Вычислим массу чистой серной кислоты (растворенного вещества), которая соответствует найденному количеству вещества: $$ m(H_2SO_4) = n(H_2SO_4) \cdot M(H_2SO_4) = 0.625 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 61.25 \text{ г} $$

6. Зная массу чистой серной кислоты и ее массовую долю в растворе, можем найти массу всего раствора. Массовая доля ($\omega$) связана с массами вещества и раствора соотношением: $$ \omega(\text{вещества}) = \frac{m(\text{вещества})}{m(\text{раствора})} $$ Выразим отсюда массу раствора: $$ m_{p-pa}(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{\omega(H_2SO_4)} = \frac{61.25 \text{ г}}{0.1} = 612.5 \text{ г} $$

Ответ: 612.5 г.