Номер 7, страница 155 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

7. Сколько килограммов нитрата натрия требуется для приготовления 2 кг 63%-го раствора азотной кислоты?

Дано:

$m_{р-ра(HNO_3)} = 2 \text{ кг}$

$\omega(HNO_3) = 63\% = 0.63$

Найти:

$m(NaNO_3) - ?$

Решение:

Для решения задачи сначала запишем уравнение реакции получения азотной кислоты из нитрата натрия. В лабораторных и промышленных условиях азотную кислоту получают действием концентрированной серной кислоты на нитрат натрия (чилийскую селитру) при нагревании:

$NaNO_3 + H_2SO_4 \text{ (конц.)} \xrightarrow{t} NaHSO_4 + HNO_3 \uparrow$

1. Найдем массу чистой азотной кислоты ($HNO_3$), содержащейся в 2 кг 63%-го раствора, используя формулу массовой доли:

$m(вещества) = m(раствора) \times \omega(вещества)$

$m(HNO_3) = 2 \text{ кг} \times 0.63 = 1.26 \text{ кг}$

2. Рассчитаем молярные массы азотной кислоты ($HNO_3$) и нитрата натрия ($NaNO_3$), используя относительные атомные массы из периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева (округляем до целых):

$M(HNO_3) = Ar(H) + Ar(N) + 3 \times Ar(O) = 1 + 14 + 3 \times 16 = 63 \text{ г/моль}$

$M(NaNO_3) = Ar(Na) + Ar(N) + 3 \times Ar(O) = 23 + 14 + 3 \times 16 = 85 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число молей) полученной азотной кислоты. Для удобства расчетов переведем массу $HNO_3$ из килограммов в граммы:

$m(HNO_3) = 1.26 \text{ кг} = 1260 \text{ г}$

Теперь вычислим количество вещества по формуле $n = \frac{m}{M}$:

$n(HNO_3) = \frac{1260 \text{ г}}{63 \text{ г/моль}} = 20 \text{ моль}$

4. Согласно уравнению реакции, для получения 1 моль $HNO_3$ требуется 1 моль $NaNO_3$. Стехиометрические коэффициенты перед ними равны 1, следовательно, их количества вещества соотносятся как 1:1.

$\frac{n(NaNO_3)}{1} = \frac{n(HNO_3)}{1}$

$n(NaNO_3) = n(HNO_3) = 20 \text{ моль}$

5. Зная количество вещества нитрата натрия, найдем его массу по формуле $m = n \times M$:

$m(NaNO_3) = 20 \text{ моль} \times 85 \text{ г/моль} = 1700 \text{ г}$

6. Переведем полученную массу в килограммы, так как в вопросе требуется указать ответ в килограммах:

$m(NaNO_3) = 1700 \text{ г} = 1.7 \text{ кг}$

Ответ: для приготовления 2 кг 63%-го раствора азотной кислоты потребуется 1.7 кг нитрата натрия.