Номер 8, страница 99 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

8. Для нейтрализации $25,0 \text{ мл}$ раствора азотной кислоты (плотность $1,115 \text{ г/мл}$) потребовалось $31,9 \text{ мл}$ $10 \, \%$-ного раствора гидроксида натрия (плотность $1,11 \text{ г/мл}$). Определите массовую долю кислоты в исходном растворе.

Дано:

$V(\text{p-pa } \text{HNO}_3) = 25.0 \text{ мл}$
$\rho(\text{p-pa } \text{HNO}_3) = 1.115 \text{ г/мл}$
$V(\text{p-pa } \text{NaOH}) = 31.9 \text{ мл}$
$\omega(\text{NaOH}) = 10\% = 0.10$
$\rho(\text{p-pa } \text{NaOH}) = 1.11 \text{ г/мл}$

$V(\text{p-pa } \text{HNO}_3) = 25.0 \times 10^{-6} \text{ м}^3 = 2.5 \times 10^{-5} \text{ м}^3$
$\rho(\text{p-pa } \text{HNO}_3) = 1.115 \text{ г/мл} = 1115 \text{ кг/м}^3$
$V(\text{p-pa } \text{NaOH}) = 31.9 \times 10^{-6} \text{ м}^3$
$\rho(\text{p-pa } \text{NaOH}) = 1.11 \text{ г/мл} = 1110 \text{ кг/м}^3$

Найти:

$\omega(\text{HNO}_3) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции нейтрализации азотной кислоты гидроксидом натрия:

$\text{HNO}_3 + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaNO}_3 + \text{H}_2\text{O}$

Из уравнения видно, что кислота и щелочь реагируют в мольном соотношении 1:1, то есть $n(\text{HNO}_3) = n(\text{NaOH})$.

2. Рассчитаем массу раствора гидроксида натрия, который пошел на нейтрализацию:

$m(\text{p-pa } \text{NaOH}) = V(\text{p-pa } \text{NaOH}) \times \rho(\text{p-pa } \text{NaOH})$

$m(\text{p-pa } \text{NaOH}) = 31.9 \text{ мл} \times 1.11 \text{ г/мл} = 35.409 \text{ г}$

3. Найдем массу чистого гидроксида натрия в этом растворе:

$m(\text{NaOH}) = m(\text{p-pa } \text{NaOH}) \times \omega(\text{NaOH})$

$m(\text{NaOH}) = 35.409 \text{ г} \times 0.10 = 3.5409 \text{ г}$

4. Определим количество вещества (моль) гидроксида натрия. Молярная масса $M(\text{NaOH}) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$.

$n(\text{NaOH}) = \frac{m(\text{NaOH})}{M(\text{NaOH})}$

$n(\text{NaOH}) = \frac{3.5409 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0.0885225 \text{ моль}$

5. Согласно уравнению реакции, количество вещества азотной кислоты равно количеству вещества гидроксида натрия:

$n(\text{HNO}_3) = n(\text{NaOH}) = 0.0885225 \text{ моль}$

6. Рассчитаем массу азотной кислоты, которая содержалась в исходном растворе. Молярная масса $M(\text{HNO}_3) = 1 + 14 + 3 \times 16 = 63 \text{ г/моль}$.

$m(\text{HNO}_3) = n(\text{HNO}_3) \times M(\text{HNO}_3)$

$m(\text{HNO}_3) = 0.0885225 \text{ моль} \times 63 \text{ г/моль} = 5.5769 \text{ г}$

7. Найдем массу исходного раствора азотной кислоты:

$m(\text{p-pa } \text{HNO}_3) = V(\text{p-pa } \text{HNO}_3) \times \rho(\text{p-pa } \text{HNO}_3)$

$m(\text{p-pa } \text{HNO}_3) = 25.0 \text{ мл} \times 1.115 \text{ г/мл} = 27.875 \text{ г}$

8. Определим массовую долю азотной кислоты в исходном растворе:

$\omega(\text{HNO}_3) = \frac{m(\text{HNO}_3)}{m(\text{p-pa } \text{HNO}_3)} \times 100\%$

$\omega(\text{HNO}_3) = \frac{5.5769 \text{ г}}{27.875 \text{ г}} \times 100\% \approx 20.007\% \approx 20.0\%$

Ответ: массовая доля азотной кислоты в исходном растворе составляет 20,0 %.