Номер 2, страница 40, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Какой объем 1 М раствора гидроксида натрия требуется для нейтрализации 50 мл 2 М раствора азотной кислоты?

Ответ: 100 мл.

Дано:

Концентрация раствора гидроксида натрия (NaOH), $C_1 = 1 \text{ М (моль/л)}$

Объем раствора азотной кислоты (HNO₃), $V_2 = 50 \text{ мл}$

Концентрация раствора азотной кислоты (HNO₃), $C_2 = 2 \text{ М (моль/л)}$

$V_2 = 50 \text{ мл} = 50 \cdot 10^{-3} \text{ л} = 0.05 \text{ л}$

Найти:

Объем раствора гидроксида натрия $V_1$

Решение:

Реакция нейтрализации, протекающая между сильным основанием (гидроксид натрия) и сильной кислотой (азотная кислота), описывается следующим уравнением:

$NaOH + HNO_3 \rightarrow NaNO_3 + H_2O$

Из уравнения реакции видно, что стехиометрическое соотношение между гидроксидом натрия и азотной кислотой составляет 1:1. Это означает, что для полной нейтрализации 1 моль кислоты требуется 1 моль основания.

В точке эквивалентности количество вещества (число молей) кислоты равно количеству вещества основания:

$n(NaOH) = n(HNO_3)$

Количество вещества ($\text{n}$) можно рассчитать по формуле $n = C \cdot V$, где $\text{C}$ — молярная концентрация, а $\text{V}$ — объем раствора.

Сначала найдем количество вещества азотной кислоты в 50 мл ее 2 М раствора. Для этого переведем объем в литры:

$V_2 = 50 \text{ мл} = 0.05 \text{ л}$

$n(HNO_3) = C_2 \cdot V_2 = 2 \text{ моль/л} \cdot 0.05 \text{ л} = 0.1 \text{ моль}$

Так как соотношение реагентов 1:1, для нейтрализации потребуется 0.1 моль гидроксида натрия:

$n(NaOH) = 0.1 \text{ моль}$

Теперь, зная необходимое количество вещества гидроксида натрия и его концентрацию, можем рассчитать требуемый объем раствора NaOH:

$V_1 = \frac{n(NaOH)}{C_1} = \frac{0.1 \text{ моль}}{1 \text{ моль/л}} = 0.1 \text{ л}$

Переведем объем обратно в миллилитры:

$0.1 \text{ л} \cdot 1000 \text{ мл/л} = 100 \text{ мл}$

Альтернативно, для реакций с соотношением 1:1 можно использовать формулу:

$C_1 \cdot V_1 = C_2 \cdot V_2$

Выразим из нее искомый объем $V_1$:

$V_1 = \frac{C_2 \cdot V_2}{C_1}$

Подставим в формулу исходные данные, можно не переводить объем в литры, так как единицы измерения концентрации сократятся:

$V_1 = \frac{2 \text{ М} \cdot 50 \text{ мл}}{1 \text{ М}} = 100 \text{ мл}$

Ответ: 100 мл.