Номер 491, страница 109 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

491. При взаимодействии натрия со смесью воды, метанола и бутанола-1 выделился газ массой 30 мг. Укажите массу натрия, который вступил в реакцию.

Дано:

Смесь: вода ($H_2O$), метанол ($CH_3OH$), бутанол-1 ($C_4H_9OH$)

Масса выделившегося газа ($m_{газа}$) = 30 мг

$m_{газа} = 30 \text{ мг} = 0.03 \text{ г}$

Найти:

Масса натрия ($m(Na)$) — ?

Решение:

Натрий является активным металлом и будет реагировать со всеми компонентами смеси, имеющими гидроксильную группу (-OH): водой, метанолом и бутанолом-1. Во всех этих реакциях выделяется один и тот же газ — водород ($H_2$).

Запишем уравнения реакций:

1. Взаимодействие натрия с водой:

$2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2 \uparrow$

2. Взаимодействие натрия с метанолом:

$2Na + 2CH_3OH \rightarrow 2CH_3ONa + H_2 \uparrow$

3. Взаимодействие натрия с бутанолом-1:

$2Na + 2C_4H_9OH \rightarrow 2C_4H_9ONa + H_2 \uparrow$

Из уравнений видно, что независимо от того, с каким веществом реагирует натрий, соотношение количеств вещества натрия и выделившегося водорода всегда одинаково:

$\frac{n(Na)}{n(H_2)} = \frac{2}{1}$

Следовательно, $n(Na) = 2 \cdot n(H_2)$.

Найдем количество вещества выделившегося водорода ($H_2$). Его молярная масса $M(H_2) = 2 \cdot 1 = 2 \text{ г/моль}$.

$n(H_2) = \frac{m(H_2)}{M(H_2)} = \frac{0.03 \text{ г}}{2 \text{ г/моль}} = 0.015 \text{ моль}$

Теперь найдем количество вещества натрия, вступившего в реакцию:

$n(Na) = 2 \cdot n(H_2) = 2 \cdot 0.015 \text{ моль} = 0.03 \text{ моль}$

Зная количество вещества натрия, найдем его массу. Молярная масса натрия $M(Na) = 23 \text{ г/моль}$.

$m(Na) = n(Na) \cdot M(Na) = 0.03 \text{ моль} \cdot 23 \text{ г/моль} = 0.69 \text{ г}$

Массу также можно выразить в миллиграммах: $0.69 \text{ г} = 690 \text{ мг}$.

Ответ: масса натрия, который вступил в реакцию, равна 0.69 г (или 690 мг).