Номер C, страница 31 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

C

1. Рассчитайте число частиц в растворе соляной кислоты, если $\alpha = 0,81$ (на 100 молекул кислоты).

a) 81; b) 19; c) 162; d) 181; e) 273.

2. Напишите уравнения реакций получения $\text{H}_3\text{PO}_4$, $\text{Na}_2\text{CO}_3$, $\text{NaOH}$ всеми возможными способами.

3. Определите массу осадка, полученную при добавлении 19 г $\text{NaOH}$ к раствору, содержащему 32 г $\text{CuSO}_4$, если содержание щелочи достаточно для реакции. Составьте молекулярные и ионные уравнения реакции.

Ответ: $23,275$ г.

1. Степень диссоциации $α$ показывает, какая доля молекул распалась на ионы. В данном случае $α = 0,81$. Это означает, что из 100 молекул соляной кислоты ($HCl$) диссоциировала 81 молекула.

1. Количество диссоциированных молекул: $100 \cdot 0,81 = 81$ молекула.

2. Количество недиссоциированных молекул: $100 - 81 = 19$ молекул ($HCl$).

3. Соляная кислота диссоциирует по уравнению: $HCl \rightarrow H^+ + Cl^-$. Каждая диссоциировавшая молекула образует два иона: один катион водорода ($H^+$) и один хлорид-анион ($Cl^-$).

4. Общее количество ионов: $81 \cdot (1 H^+ + 1 Cl^-) = 81 + 81 = 162$ иона.

5. Общее число частиц в растворе равно сумме числа недиссоциированных молекул и общего числа ионов:

Число частиц = (недиссоциированные молекулы) + (ионы) = $19 + 162 = 181$.

Ответ: 181 (вариант d).

2. Способы получения ортофосфорной кислоты ($H_3PO_4$):

1) Гидратация оксида фосфора(V):

$P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$

2) Реакция фосфата кальция с сильной кислотой (например, серной):

$Ca_3(PO_4)_2 + 3H_2SO_4 \rightarrow 2H_3PO_4 + 3CaSO_4 \downarrow$

3) Окисление фосфора концентрированной азотной кислотой:

$P + 5HNO_{3(конц.)} \xrightarrow{t} H_3PO_4 + 5NO_2 \uparrow + H_2O$

Способы получения карбоната натрия ($Na_2CO_3$):

1) Аммиачный способ (метод Сольве), ключевые стадии:

$NaCl + NH_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow NaHCO_3 \downarrow + NH_4Cl$

$2NaHCO_3 \xrightarrow{t} Na_2CO_3 + H_2O + CO_2 \uparrow$

2) Взаимодействие гидроксида натрия с оксидом углерода(IV):

$2NaOH + CO_2 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$

3) Реакция между гидроксидом натрия и угольной кислотой:

$2NaOH + H_2CO_3 \rightarrow Na_2CO_3 + 2H_2O$

Способы получения гидроксида натрия ($NaOH$):

1) Электролиз водного раствора хлорида натрия:

$2NaCl + 2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2NaOH + H_2 \uparrow + Cl_2 \uparrow$

2) Взаимодействие металлического натрия с водой:

$2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2 \uparrow$

3) Взаимодействие оксида натрия с водой:

$Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$

4) Реакция карбоната натрия с гидроксидом кальция:

$Na_2CO_3 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2NaOH + CaCO_3 \downarrow$

Ответ: Уравнения реакций приведены выше.

3. Дано:

$m(NaOH) = 19 \text{ г}$

$m(CuSO_4) = 32 \text{ г}$

Найти:

$m(\text{осадка}) - ?$

Решение:

1. Составим уравнения реакции. При взаимодействии гидроксида натрия с сульфатом меди(II) образуется осадок голубого цвета — гидроксид меди(II) $Cu(OH)_2$.

Молекулярное уравнение:

$2NaOH + CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$

Полное ионное уравнение:

$2Na^+ + 2OH^- + Cu^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2Na^+ + SO_4^{2-}$

Сокращенное ионное уравнение:

$Cu^{2+} + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow$

2. Рассчитаем молярные массы реагентов и продукта (осадка). Используем округленные атомные массы: $M(Na)=23$ г/моль, $M(O)=16$ г/моль, $M(H)=1$ г/моль, $M(Cu)=64$ г/моль, $M(S)=32$ г/моль.

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

$M(CuSO_4) = 64 + 32 + 4 \cdot 16 = 160 \text{ г/моль}$

$M(Cu(OH)_2) = 64 + 2 \cdot (16 + 1) = 98 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (в молях) каждого из реагентов.

$n(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{M(NaOH)} = \frac{19 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0,475 \text{ моль}$

$n(CuSO_4) = \frac{m(CuSO_4)}{M(CuSO_4)} = \frac{32 \text{ г}}{160 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

4. Определим, какой из реагентов находится в недостатке (лимитирующий реагент). Согласно уравнению реакции, на 1 моль $CuSO_4$ требуется 2 моль $NaOH$.

Для реакции с 0,2 моль $CuSO_4$ необходимо: $0,2 \text{ моль} \cdot 2 = 0,4 \text{ моль } NaOH$.

В наличии имеется 0,475 моль $NaOH$, что больше, чем 0,4 моль. Следовательно, гидроксид натрия находится в избытке, а сульфат меди(II) является лимитирующим реагентом. Дальнейший расчет массы осадка ведем по недостатку, то есть по $CuSO_4$.

5. Рассчитаем количество вещества и массу образующегося осадка $Cu(OH)_2$.

По уравнению реакции, из 1 моль $CuSO_4$ образуется 1 моль $Cu(OH)_2$. Значит:

$n(Cu(OH)_2) = n(CuSO_4) = 0,2 \text{ моль}$

Масса осадка равна:

$m(Cu(OH)_2) = n(Cu(OH)_2) \cdot M(Cu(OH)_2) = 0,2 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 19,6 \text{ г}$

Примечание: Ответ, указанный в условии (23,275 г), был бы получен, если бы расчет велся по $NaOH$ как по лимитирующему реагенту. Однако, согласно приведенным массам, лимитирующим реагентом является $CuSO_4$. Таким образом, корректный ответ, исходя из данных задачи — 19,6 г.

Ответ: 19,6 г.