Номер 37, страница 67 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

7. Кислород, сера и их соединения. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 37, страница 67.

Условие.

37. Рассчитайте массы сульфида натрия и воды, необходимых для приготовления 60 мл 15%-ного раствора этой соли (плотность 1,08 г/мл). Какой объём газа (н. у.) выделится при взаимодействии приготовленного раствора с соляной кислотой?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$V_{р-ра}(Na_2S) = 60 \text{ мл}$
$ω(Na_2S) = 15\%$
$ρ_{р-ра} = 1.08 \text{ г/мл}$

$V_{р-ра} = 60 \times 10^{-6} \text{ м}^3$
$ω(Na_2S) = 0.15$
$ρ_{р-ра} = 1080 \text{ кг/м}^3$

Найти:

$m(Na_2S) - ?$
$m(H_2O) - ?$
$V_{газа}(н.у.) - ?$

Решение:

Сначала рассчитаем массы сульфида натрия и воды, необходимые для приготовления раствора. Для этого найдем массу всего раствора, зная его объем и плотность. Масса раствора ($m_{р-ра}$) вычисляется по формуле:
$m_{р-ра} = V_{р-ра} \times ρ_{р-ра}$
$m_{р-ра} = 60 \text{ мл} \times 1.08 \text{ г/мл} = 64.8 \text{ г}$

Зная массу раствора и массовую долю сульфида натрия ($ω(Na_2S) = 15\% = 0.15$), рассчитаем массу растворенной соли ($m(Na_2S)$):
$m(Na_2S) = m_{р-ра} \times ω(Na_2S)$
$m(Na_2S) = 64.8 \text{ г} \times 0.15 = 9.72 \text{ г}$

Масса воды ($m(H_2O)$), необходимой для приготовления данного раствора, находится как разность между общей массой раствора и массой соли:
$m(H_2O) = m_{р-ра} - m(Na_2S)$
$m(H_2O) = 64.8 \text{ г} - 9.72 \text{ г} = 55.08 \text{ г}$

Далее рассчитаем объем газа, который выделится при взаимодействии приготовленного раствора с соляной кислотой. При взаимодействии сульфида натрия с соляной кислотой ($HCl$) протекает реакция обмена с выделением газообразного сероводорода ($H_2S$). Уравнение реакции выглядит следующим образом:
$Na_2S + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2S \uparrow$

Для расчета объема выделившегося газа необходимо найти количество вещества ($n$) сульфида натрия ($Na_2S$), содержащегося в растворе. Молярная масса $Na_2S$ составляет:
$M(Na_2S) = 2 \times M(Na) + M(S) = 2 \times 23 \text{ г/моль} + 32 \text{ г/моль} = 78 \text{ г/моль}$

Теперь вычислим количество вещества $Na_2S$ в 9,72 г:
$n(Na_2S) = \frac{m(Na_2S)}{M(Na_2S)} = \frac{9.72 \text{ г}}{78 \text{ г/моль}} \approx 0.1246 \text{ моль}$

Согласно стехиометрии уравнения реакции, из 1 моль $Na_2S$ образуется 1 моль $H_2S$. Следовательно, количество вещества выделившегося газа равно количеству вещества прореагировавшего сульфида натрия:
$n(H_2S) = n(Na_2S) \approx 0.1246 \text{ моль}$

Объем газа при нормальных условиях (н. у.) можно рассчитать, используя молярный объем газов ($V_m = 22.4 \text{ л/моль}$):
$V(H_2S) = n(H_2S) \times V_m$
$V(H_2S) \approx 0.1246 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} \approx 2.79 \text{ л}$

Ответ: для приготовления раствора необходимо взять 9,72 г сульфида натрия и 55,08 г воды; при взаимодействии полученного раствора с соляной кислотой выделится 2,79 л газа (н. у.).