Номер 8, страница 6 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 1. Задачи на вычисление количества, массы или объёма продукта реакции, если одно из исходных веществ взято в избытке - номер 8, страница 6.

Условие.

8. Навеску металлического натрия, содержащего $3,612 \cdot 10^{23}$ атомов, бросили в воду объёмом 360 мл. Определите массу образовавшейся щёлочи и объём выделившегося газа (н. у.).

Решение.

Решение 2.

Дано:

Число атомов натрия N(Na) = $3,612 \cdot 10^{23}$

Объём воды V(H₂O) = 360 мл

V(H₂O) = 360 мл = $0,36 \text{ л} = 3,6 \cdot 10^{-4} \text{ м}^3$

Найти:

m(щёлочи) - ?

V(газа) - ?

Решение:

1. Составим уравнение реакции взаимодействия металлического натрия с водой. В результате этой реакции образуется щёлочь — гидроксид натрия (NaOH) — и выделяется водород (H₂):

$2\text{Na} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{NaOH} + \text{H}_2\uparrow$

2. Найдём количество вещества (моль) натрия, используя число Авогадро $N_A \approx 6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$:

$n(\text{Na}) = \frac{N(\text{Na})}{N_A} = \frac{3,612 \cdot 10^{23}}{6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}} = 0,6 \text{ моль}$

3. Определим количество вещества воды, чтобы выяснить, какой из реагентов находится в избытке. Примем плотность воды $\rho(\text{H}_2\text{O})$ равной 1 г/мл.

Масса воды: $m(\text{H}_2\text{O}) = V(\text{H}_2\text{O}) \cdot \rho(\text{H}_2\text{O}) = 360 \text{ мл} \cdot 1 \text{ г/мл} = 360 \text{ г}$.

Молярная масса воды $M(\text{H}_2\text{O}) \approx 18 \text{ г/моль}$.

Количество вещества воды: $n(\text{H}_2\text{O}) = \frac{m(\text{H}_2\text{O})}{M(\text{H}_2\text{O})} = \frac{360 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 20 \text{ моль}$.

Согласно уравнению реакции, для взаимодействия с 2 моль Na необходимо 2 моль H₂O (соотношение 1:1). Следовательно, для реакции с 0,6 моль Na требуется 0,6 моль H₂O. Поскольку в наличии есть 20 моль воды, она находится в значительном избытке. Дальнейшие расчёты проводим по натрию, который является лимитирующим реагентом.

Масса образовавшейся щёлочи

Из уравнения реакции следует, что количество вещества образовавшегося гидроксида натрия равно количеству вещества прореагировавшего натрия:

$n(\text{NaOH}) = n(\text{Na}) = 0,6 \text{ моль}$

Рассчитаем молярную массу гидроксида натрия:

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

Теперь можем найти массу образовавшейся щёлочи:

$m(\text{NaOH}) = n(\text{NaOH}) \cdot M(\text{NaOH}) = 0,6 \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} = 24 \text{ г}$

Ответ: масса образовавшейся щёлочи составляет 24 г.

Объём выделившегося газа (н. у.)

Из уравнения реакции видно, что количество вещества выделившегося водорода в 2 раза меньше количества вещества натрия:

$n(\text{H}_2) = \frac{1}{2} n(\text{Na}) = \frac{1}{2} \cdot 0,6 \text{ моль} = 0,3 \text{ моль}$

При нормальных условиях (н. у.) молярный объём любого газа $V_m$ равен 22,4 л/моль. Найдём объём выделившегося водорода:

$V(\text{H}_2) = n(\text{H}_2) \cdot V_m = 0,3 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 6,72 \text{ л}$

Ответ: объём выделившегося газа при нормальных условиях составляет 6,72 л.