Номер 7, страница 77 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

7. Продукт взаимодействия 0,46 г натрия и 0,85 г серы обработали 35 мл воды, полученную смесь профильтровали. Какое вещество оказалось в растворе и какова его массовая доля?

Дано:

$m(\text{Na}) = 0,46 \text{ г}$

$m(\text{S}) = 0,85 \text{ г}$

$V(\text{H}_2\text{O}) = 35 \text{ мл}$

$\rho(\text{H}_2\text{O}) = 1 \text{ г/мл}$

Найти:

Вещество в растворе - ?

$\omega(\text{вещества}) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия натрия с серой. При сплавлении этих веществ образуется сульфид натрия:

$2\text{Na} + \text{S} \rightarrow \text{Na}_2\text{S}$

2. Найдем количество вещества (моль) для каждого из реагентов, чтобы определить, который из них находится в избытке. Молярные массы: $M(\text{Na}) = 23 \text{ г/моль}$, $M(\text{S}) = 32 \text{ г/моль}$.

$n(\text{Na}) = \frac{m(\text{Na})}{M(\text{Na})} = \frac{0,46 \text{ г}}{23 \text{ г/моль}} = 0,02 \text{ моль}$

$n(\text{S}) = \frac{m(\text{S})}{M(\text{S})} = \frac{0,85 \text{ г}}{32 \text{ г/моль}} \approx 0,0266 \text{ моль}$

3. Сравним мольные соотношения реагентов по уравнению реакции. На 2 моль натрия требуется 1 моль серы. Следовательно, на 0,02 моль натрия потребуется:

$n_{\text{теор}}(\text{S}) = \frac{n(\text{Na})}{2} = \frac{0,02 \text{ моль}}{2} = 0,01 \text{ моль}$

Поскольку у нас в наличии 0,0266 моль серы, что больше, чем 0,01 моль, то сера находится в избытке, а натрий является лимитирующим реагентом. Расчет продукта реакции будем вести по натрию.

4. Определим количество вещества и массу образовавшегося сульфида натрия ($\text{Na}_2\text{S}$). По уравнению реакции из 2 моль Na образуется 1 моль $\text{Na}_2\text{S}$, значит:

$n(\text{Na}_2\text{S}) = \frac{n(\text{Na})}{2} = \frac{0,02 \text{ моль}}{2} = 0,01 \text{ моль}$

Молярная масса сульфида натрия: $M(\text{Na}_2\text{S}) = 2 \cdot 23 + 32 = 78 \text{ г/моль}$.

Масса образовавшегося сульфида натрия:

$m(\text{Na}_2\text{S}) = n(\text{Na}_2\text{S}) \cdot M(\text{Na}_2\text{S}) = 0,01 \text{ моль} \cdot 78 \text{ г/моль} = 0,78 \text{ г}$

5. Продукт реакции представляет собой смесь сульфида натрия ($\text{Na}_2\text{S}$) и избытка непрореагировавшей серы (S). Эту смесь обработали водой и профильтровали. Сульфид натрия хорошо растворим в воде, а элементарная сера — нет. При фильтровании нерастворимая сера будет отделена, а в растворе (фильтрате) останется растворенный сульфид натрия.

Таким образом, вещество, оказавшееся в растворе, – это сульфид натрия ($\text{Na}_2\text{S}$).

6. Рассчитаем массовую долю сульфида натрия в полученном растворе. Массовая доля ($\omega$) рассчитывается по формуле:

$\omega = \frac{m_{\text{растворенного вещества}}}{m_{\text{раствора}}} \cdot 100\%$

Масса растворенного вещества — это масса полученного сульфида натрия: $m(\text{Na}_2\text{S}) = 0,78 \text{ г}$.

Масса раствора складывается из массы растворенного вещества и массы растворителя (воды).

Масса воды: $m(\text{H}_2\text{O}) = V(\text{H}_2\text{O}) \cdot \rho(\text{H}_2\text{O}) = 35 \text{ мл} \cdot 1 \text{ г/мл} = 35 \text{ г}$.

Масса раствора: $m_{\text{раствора}} = m(\text{Na}_2\text{S}) + m(\text{H}_2\text{O}) = 0,78 \text{ г} + 35 \text{ г} = 35,78 \text{ г}$.

7. Вычисляем массовую долю:

$\omega(\text{Na}_2\text{S}) = \frac{0,78 \text{ г}}{35,78 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 2,18\%$

Ответ: В растворе оказался сульфид натрия ($\text{Na}_2\text{S}$), его массовая доля составляет 2,18%.