Номер 5, страница 13 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 2. Задачи на примеси и практический выход реакции - номер 5, страница 13.

Условие.

5. Рассчитайте, какую массу питьевой соды необходимо взять для реакции с уксусной кислотой, чтобы получить 112 мл углекислого газа, если массовая доля гидрокарбоната натрия в соде составляет 92 %.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$V(\text{CO}_2) = 112 \text{ мл}$

$\omega(\text{NaHCO}_3 \text{ в соде}) = 92\%$

Перевод в систему СИ и удобные для расчета единицы:

$V(\text{CO}_2) = 112 \text{ мл} = 0.112 \text{ л}$

$\omega(\text{NaHCO}_3) = 92\% = 0.92$

Найти:

$m(\text{соды}) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия гидрокарбоната натрия (питьевой соды) с уксусной кислотой:

$\text{NaHCO}_3 + \text{CH}_3\text{COOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{COONa} + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2\uparrow$

Из уравнения реакции следует, что количества вещества гидрокарбоната натрия и углекислого газа соотносятся как 1:1.

$n(\text{NaHCO}_3) = n(\text{CO}_2)$

2. Найдем количество вещества (в молях) выделившегося углекислого газа. Согласно закону Авогадро, при нормальных условиях (н.у.) молярный объем любого газа $V_m$ составляет 22.4 л/моль.

$n(\text{CO}_2) = \frac{V(\text{CO}_2)}{V_m} = \frac{0.112 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 0.005 \text{ моль}$

3. Так как соотношение реагентов 1:1, количество вещества гидрокарбоната натрия, необходимого для реакции, также составляет 0.005 моль.

$n(\text{NaHCO}_3) = 0.005 \text{ моль}$

4. Рассчитаем массу чистого гидрокарбоната натрия ($m = n \cdot M$). Сначала определим молярную массу $M(\text{NaHCO}_3)$:

$M(\text{NaHCO}_3) = M(\text{Na}) + M(\text{H}) + M(\text{C}) + 3 \cdot M(\text{O}) = 23 + 1 + 12 + 3 \cdot 16 = 84 \text{ г/моль}$

Теперь вычислим массу чистого гидрокарбоната натрия:

$m(\text{чистого NaHCO}_3) = n(\text{NaHCO}_3) \cdot M(\text{NaHCO}_3) = 0.005 \text{ моль} \cdot 84 \text{ г/моль} = 0.42 \text{ г}$

5. Данная масса (0.42 г) соответствует чистому веществу. В питьевой соде его массовая доля составляет 92%. Найдем общую массу питьевой соды, которую необходимо взять для реакции, по формуле массовой доли:

$\omega(\text{вещества}) = \frac{m(\text{чистого вещества})}{m(\text{смеси})}$

Выразим из формулы массу смеси (соды):

$m(\text{соды}) = \frac{m(\text{чистого NaHCO}_3)}{\omega(\text{NaHCO}_3)} = \frac{0.42 \text{ г}}{0.92} \approx 0.4565 \text{ г}$

Округлим результат до двух значащих цифр, так как наименьшая точность у исходных данных (92%) составляет две значащие цифры.

$m(\text{соды}) \approx 0.46 \text{ г}$

Ответ: для реакции необходимо взять 0.46 г питьевой соды.