Номер 657, страница 146 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

657. Какой объем 8%-ного винного уксуса и какая масса питьевой соды потребуется для получения тригидрата ацетата натрия массой 34 г? Плотность 8%-ного раствора уксусной кислоты равна $1,01 \text{ г/см}^3$.

Дано:

$w(CH_3COOH) = 8\% = 0,08$

$m(CH_3COONa \cdot 3H_2O) = 34 \text{ г}$

$\rho_{р-ра} = 1,01 \text{ г/см}^3$

$m(CH_3COONa \cdot 3H_2O) = 0,034 \text{ кг}$

$\rho_{р-ра} = 1,01 \text{ г/см}^3 = 1010 \text{ кг/м}^3$

Найти:

$V_{р-ра}(CH_3COOH) - ?$

$m(NaHCO_3) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции между уксусной кислотой (основной компонент винного уксуса) и питьевой содой (гидрокарбонатом натрия):

$CH_3COOH + NaHCO_3 \rightarrow CH_3COONa + H_2O + CO_2 \uparrow$

Продуктом реакции является ацетат натрия ($CH_3COONa$), который при кристаллизации из водного раствора образует тригидрат ацетата натрия ($CH_3COONa \cdot 3H_2O$).

2. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчетах. Будем использовать округленные атомные массы: C - 12, H - 1, O - 16, Na - 23.

$M(CH_3COONa \cdot 3H_2O) = (12+3\cdot1+12+16\cdot2+23) + 3 \cdot (2\cdot1+16) = 82 + 3 \cdot 18 = 136 \text{ г/моль}$

$M(CH_3COOH) = 12+3\cdot1+12+16\cdot2+1 = 60 \text{ г/моль}$

$M(NaHCO_3) = 23+1+12+16\cdot3 = 84 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества тригидрата ацетата натрия массой 34 г:

$n(CH_3COONa \cdot 3H_2O) = \frac{m}{M} = \frac{34 \text{ г}}{136 \text{ г/моль}} = 0,25 \text{ моль}$

4. Количество вещества безводного ацетата натрия, полученного в ходе реакции, равно количеству вещества его кристаллогидрата:

$n(CH_3COONa) = n(CH_3COONa \cdot 3H_2O) = 0,25 \text{ моль}$

5. Согласно уравнению реакции, все реагенты и ацетат натрия находятся в молярном соотношении 1:1:1. Следовательно, для получения 0,25 моль ацетата натрия потребуется 0,25 моль уксусной кислоты и 0,25 моль гидрокарбоната натрия.

$n(CH_3COOH) = n(NaHCO_3) = n(CH_3COONa) = 0,25 \text{ моль}$

6. Рассчитаем массу питьевой соды ($NaHCO_3$), необходимую для реакции:

$m(NaHCO_3) = n(NaHCO_3) \cdot M(NaHCO_3) = 0,25 \text{ моль} \cdot 84 \text{ г/моль} = 21 \text{ г}$

7. Рассчитаем массу чистой уксусной кислоты ($CH_3COOH$), необходимой для реакции:

$m(CH_3COOH) = n(CH_3COOH) \cdot M(CH_3COOH) = 0,25 \text{ моль} \cdot 60 \text{ г/моль} = 15 \text{ г}$

8. Найдем массу 8%-ного раствора уксусной кислоты (винного уксуса), в котором содержится 15 г чистой кислоты:

$m_{р-ра}(CH_3COOH) = \frac{m(CH_3COOH)}{w(CH_3COOH)} = \frac{15 \text{ г}}{0,08} = 187,5 \text{ г}$

9. Зная массу и плотность раствора уксуса, найдем его объем. Плотность дана в г/см³, поэтому объем получится в см³, что эквивалентно миллилитрам (мл).

$V_{р-ра}(CH_3COOH) = \frac{m_{р-ра}}{\rho_{р-ра}} = \frac{187,5 \text{ г}}{1,01 \text{ г/см}^3} \approx 185,64 \text{ см}^3 \approx 186 \text{ мл}$

Ответ: для получения 34 г тригидрата ацетата натрия потребуется 21 г питьевой соды и примерно 186 мл 8%-ного винного уксуса.