Номер 9, страница 143 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

9. Сколько граммов твёрдого гидроксида натрия потребуется для полной нейтрализации 200 г 9,8%-го раствора серной кислоты?

Дано:

$m_{\text{р-ра}}(H_2SO_4) = 200 \text{ г}$

$\omega(H_2SO_4) = 9,8\% = 0,098$

Найти:

$m(NaOH) - ?$

Решение:

1. Первым шагом составим уравнение химической реакции нейтрализации серной кислоты ($H_2SO_4$) гидроксидом натрия ($NaOH$). В результате реакции образуются сульфат натрия ($Na_2SO_4$) и вода ($H_2O$).

$H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$

Из сбалансированного уравнения следует, что на 1 моль серной кислоты расходуется 2 моль гидроксида натрия.

2. Рассчитаем массу чистой серной кислоты, содержащейся в 200 г ее 9,8%-го раствора. Для этого используем формулу массовой доли вещества в растворе:

$m(H_2SO_4) = m_{\text{р-ра}}(H_2SO_4) \times \omega(H_2SO_4)$

$m(H_2SO_4) = 200 \text{ г} \times 0,098 = 19,6 \text{ г}$

3. Вычислим молярные массы ($M$) серной кислоты и гидроксида натрия, используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы (H ≈ 1, O ≈ 16, Na ≈ 23, S ≈ 32).

$M(H_2SO_4) = 2 \times 1 + 32 + 4 \times 16 = 98 \text{ г/моль}$

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

4. Найдем количество вещества (число молей, $n$) серной кислоты, вступившей в реакцию:

$n(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)} = \frac{19,6 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

5. По уравнению реакции определим количество вещества гидроксида натрия, необходимое для полной нейтрализации. Согласно стехиометрическим коэффициентам, количество вещества $NaOH$ в два раза больше количества вещества $H_2SO_4$.

$\frac{n(H_2SO_4)}{1} = \frac{n(NaOH)}{2}$

$n(NaOH) = 2 \times n(H_2SO_4) = 2 \times 0,2 \text{ моль} = 0,4 \text{ моль}$

6. Наконец, рассчитаем массу твердого гидроксида натрия, которая соответствует найденному количеству вещества:

$m(NaOH) = n(NaOH) \times M(NaOH) = 0,4 \text{ моль} \times 40 \text{ г/моль} = 16 \text{ г}$

Ответ: для полной нейтрализации 200 г 9,8%-го раствора серной кислоты потребуется 16 г твёрдого гидроксида натрия.