Номер 1106, страница 175 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1106. *Оксид азота(IV) химическим количеством $0,40 \text{ моль}$ был полностью поглощён раствором гидроксида натрия объёмом $100 \text{ см}^3$ с молярной концентрацией $NaOH$ $1,00 \text{ моль/дм}^3$. Рассчитайте химические количества веществ, образовавшихся в результате этой реакции.

Дано:

$n(NO_2) = 0,40$ моль

$V(раствора~NaOH) = 100 \text{ см}^3$

$C(NaOH) = 1,00 \text{ моль/дм}^3$

$V(раствора~NaOH) = 100 \text{ см}^3 = 0,1 \text{ дм}^3$

Найти:

$n(NaNO_2) - ?$

$n(NaNO_3) - ?$

$n(H_2O) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции оксида азота(IV) с гидроксидом натрия. Оксид азота(IV) является кислотным оксидом, соответствующим двум кислотам: азотистой ($HNO_2$) и азотной ($HNO_3$). Поэтому при реакции со щелочью он вступает в реакцию диспропорционирования с образованием двух солей — нитрита натрия и нитрата натрия, а также воды:

$2NO_2 + 2NaOH \rightarrow NaNO_2 + NaNO_3 + H_2O$

2. Рассчитаем химическое количество гидроксида натрия в растворе по формуле $n = C \cdot V$:

$n(NaOH) = C(NaOH) \cdot V(раствора~NaOH) = 1,00 \text{ моль/дм}^3 \cdot 0,1 \text{ дм}^3 = 0,10 \text{ моль}$

3. Определим, какое из исходных веществ находится в недостатке. Для этого сравним соотношение химических количеств реагентов с их стехиометрическим соотношением в уравнении реакции.

Согласно уравнению реакции:

$\frac{n(NO_2)}{n(NaOH)} = \frac{2}{2} = 1$

По условию задачи имеем:

$\frac{n(NO_2)}{n(NaOH)} = \frac{0,40 \text{ моль}}{0,10 \text{ моль}} = 4$

Так как фактическое соотношение ($4$) больше стехиометрического ($1$), оксид азота(IV) находится в избытке, а гидроксид натрия — в недостатке. Это означает, что $NaOH$ прореагирует полностью, и расчёт продуктов реакции следует вести по количеству $NaOH$.

4. Рассчитаем химические количества продуктов реакции, используя стехиометрические коэффициенты из уравнения реакции и количество лимитирующего реагента ($NaOH$).

Из уравнения реакции следует, что:

$n(NaNO_2) = \frac{1}{2} n(NaOH)$

$n(NaNO_3) = \frac{1}{2} n(NaOH)$

$n(H_2O) = \frac{1}{2} n(NaOH)$

Подставим значение $n(NaOH)$:

$n(NaNO_2) = \frac{1}{2} \cdot 0,10 \text{ моль} = 0,05 \text{ моль}$

$n(NaNO_3) = \frac{1}{2} \cdot 0,10 \text{ моль} = 0,05 \text{ моль}$

$n(H_2O) = \frac{1}{2} \cdot 0,10 \text{ моль} = 0,05 \text{ моль}$

Ответ: в результате реакции образовались: $n(NaNO_2) = 0,05$ моль; $n(NaNO_3) = 0,05$ моль; $n(H_2O) = 0,05$ моль.