Номер 5, страница 81 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

5. Для нейтрализации 50 мл раствора азотной кислоты ($\rho = 1,115$ г/мл) потребовалось 63,8 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия ($\rho = 1,11$ г/мл). Определите массовую долю кислоты в исходном растворе.

Дано:

Решение:

Дано:
$V_{р-ра(HNO_3)} = 50$ мл
$\rho_{р-ра(HNO_3)} = 1,115$ г/мл
$V_{р-ра(NaOH)} = 63,8$ мл
$w(NaOH) = 10\% = 0,1$
$\rho_{р-ра(NaOH)} = 1,11$ г/мл

Перевод в СИ:
$V_{р-ра(HNO_3)} = 50 \cdot 10^{-6} \text{ м}^3 = 5 \cdot 10^{-5} \text{ м}^3$
$\rho_{р-ра(HNO_3)} = 1115 \text{ кг/м}^3$
$V_{р-ра(NaOH)} = 63,8 \cdot 10^{-6} \text{ м}^3 = 6,38 \cdot 10^{-5} \text{ м}^3$
$\rho_{р-ра(NaOH)} = 1110 \text{ кг/м}^3$

Найти:
$w(HNO_3) - ?$

Решение:
1. Запишем уравнение реакции нейтрализации азотной кислоты гидроксидом натрия:
$HNO_3 + NaOH \rightarrow NaNO_3 + H_2O$
Из уравнения видно, что кислота и щелочь реагируют в мольном соотношении $1:1$, то есть $n(HNO_3) = n(NaOH)$.

2. Вычислим массу раствора гидроксида натрия, пошедшего на реакцию:
$m_{р-ра(NaOH)} = V_{р-ра(NaOH)} \cdot \rho_{р-ра(NaOH)} = 63,8 \text{ мл} \cdot 1,11 \text{ г/мл} = 70,818 \text{ г}$

3. Найдем массу чистого гидроксида натрия в этом растворе:
$m(NaOH) = m_{р-ра(NaOH)} \cdot w(NaOH) = 70,818 \text{ г} \cdot 0,10 = 7,0818 \text{ г}$

4. Рассчитаем количество вещества (в молях) гидроксида натрия. Молярная масса $NaOH$ составляет:
$M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$
$n(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{M(NaOH)} = \frac{7,0818 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} \approx 0,177045 \text{ моль}$

5. Так как $n(HNO_3) = n(NaOH)$, количество вещества азотной кислоты также равно $0,177045$ моль.

6. Вычислим массу азотной кислоты. Молярная масса $HNO_3$ составляет:
$M(HNO_3) = 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 63 \text{ г/моль}$
$m(HNO_3) = n(HNO_3) \cdot M(HNO_3) = 0,177045 \text{ моль} \cdot 63 \text{ г/моль} \approx 11,154 \text{ г}$

7. Найдем массу исходного раствора азотной кислоты:
$m_{р-ра(HNO_3)} = V_{р-ра(HNO_3)} \cdot \rho_{р-ра(HNO_3)} = 50 \text{ мл} \cdot 1,115 \text{ г/мл} = 55,75 \text{ г}$

8. Определим массовую долю азотной кислоты в исходном растворе:
$w(HNO_3) = \frac{m(HNO_3)}{m_{р-ра(HNO_3)}} \cdot 100\% = \frac{11,154 \text{ г}}{55,75 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 20,01\%$

Ответ: Массовая доля азотной кислоты в исходном растворе составляет примерно $20,01\%$.