Номер 4, страница 155 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

4. Вычислите массу серной кислоты, необходимой для нейтрализации раствора, содержащего 10 г гидроксида натрия.

Дано:

Масса гидроксида натрия $m(\text{NaOH}) = 10 \text{ г}$

Найти:

Массу серной кислоты $m(\text{H}_2\text{SO}_4)$ — ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции нейтрализации серной кислоты гидроксидом натрия. Это реакция обмена, в результате которой образуются соль (сульфат натрия) и вода.

$ \text{H}_2\text{SO}_4 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2\text{H}_2\text{O} $

2. Рассчитаем молярные массы $(\text{M})$ гидроксида натрия $(\text{NaOH})$ и серной кислоты $(\text{H}_2\text{SO}_4)$, используя относительные атомные массы элементов из Периодической системы Д.И. Менделеева (округляем до целых чисел, кроме хлора): $Ar(\text{Na})=23$, $Ar(\text{O})=16$, $Ar(\text{H})=1$, $Ar(\text{S})=32$.

Молярная масса гидроксида натрия:

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

Молярная масса серной кислоты:

$ M(\text{H}_2\text{SO}_4) = 2 \cdot Ar(\text{H}) + Ar(\text{S}) + 4 \cdot Ar(\text{O}) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 2 + 32 + 64 = 98 \text{ г/моль} $

3. Вычислим количество вещества $(n)$ гидроксида натрия массой 10 г.

$ n(\text{NaOH}) = \frac{m(\text{NaOH})}{M(\text{NaOH})} = \frac{10 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0.25 \text{ моль} $

4. По уравнению реакции определим количество вещества серной кислоты, которое необходимо для полной нейтрализации 0.25 моль гидроксида натрия. Из уравнения видно, что на 2 моль $\text{NaOH}$ требуется 1 моль $\text{H}_2\text{SO}_4$. Соотношение количеств веществ:

$ \frac{n(\text{H}_2\text{SO}_4)}{1} = \frac{n(\text{NaOH})}{2} $

Следовательно, количество вещества серной кислоты в два раза меньше количества вещества гидроксида натрия:

$ n(\text{H}_2\text{SO}_4) = \frac{n(\text{NaOH})}{2} = \frac{0.25 \text{ моль}}{2} = 0.125 \text{ моль} $

5. Зная количество вещества и молярную массу серной кислоты, рассчитаем её массу $(m)$.

$ m(\text{H}_2\text{SO}_4) = n(\text{H}_2\text{SO}_4) \cdot M(\text{H}_2\text{SO}_4) = 0.125 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 12.25 \text{ г} $

Ответ: масса серной кислоты, необходимая для нейтрализации раствора, составляет 12,25 г.