Номер 1239, страница 191 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1239. Какую массу раствора с массовой долей гидроксида натрия 10 % необходимо взять для полного осаждения соли из раствора массой 100 г с массовой долей гидрокарбоната кальция 0,32 % ?

Дано:

$m_{р-ра(Ca(HCO_3)_2)} = 100 \text{ г}$

$\omega(Ca(HCO_3)_2) = 0,32 \% = 0,0032$

$\omega(NaOH) = 10 \% = 0,1$

Найти:

$m_{р-ра(NaOH)} - ?$

Решение:

1. Для решения задачи необходимо составить уравнение химической реакции. Гидроксид натрия (щелочь) реагирует с гидрокарбонатом кальция (кислая соль) с образованием карбоната кальция (нерастворимая средняя соль, выпадающая в осадок), карбоната натрия (растворимая соль) и воды.

Уравнение реакции:

$Ca(HCO_3)_2 + 2NaOH \rightarrow CaCO_3 \downarrow + Na_2CO_3 + 2H_2O$

2. Рассчитаем массу чистого гидрокарбоната кальция в 100 г его раствора:

$m(Ca(HCO_3)_2) = m_{р-ра(Ca(HCO_3)_2)} \times \omega(Ca(HCO_3)_2)$

$m(Ca(HCO_3)_2) = 100 \text{ г} \times 0,0032 = 0,32 \text{ г}$

3. Вычислим молярные массы реагентов, используя периодическую таблицу химических элементов (атомные массы округлим до целых: Ca - 40, H - 1, C - 12, O - 16, Na - 23):

$M(Ca(HCO_3)_2) = 40 + 2 \times (1 + 12 + 3 \times 16) = 40 + 2 \times 61 = 162 \text{ г/моль}$

$M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (в молях) гидрокарбоната кальция:

$n(Ca(HCO_3)_2) = \frac{m(Ca(HCO_3)_2)}{M(Ca(HCO_3)_2)} = \frac{0,32 \text{ г}}{162 \text{ г/моль}} \approx 0,001975 \text{ моль}$

5. Согласно уравнению реакции, для реакции с 1 моль $Ca(HCO_3)_2$ требуется 2 моль $NaOH$. Определим количество вещества гидроксида натрия, необходимое для полного осаждения:

$n(NaOH) = 2 \times n(Ca(HCO_3)_2) = 2 \times 0,001975 \text{ моль} \approx 0,00395 \text{ моль}$

6. Рассчитаем массу чистого гидроксида натрия, соответствующую этому количеству вещества:

$m(NaOH) = n(NaOH) \times M(NaOH) \approx 0,00395 \text{ моль} \times 40 \text{ г/моль} \approx 0,158 \text{ г}$

7. Зная массу чистого $NaOH$ и его массовую долю в растворе, найдем массу раствора:

$m_{р-ра(NaOH)} = \frac{m(NaOH)}{\omega(NaOH)} = \frac{0,158 \text{ г}}{0,1} = 1,58 \text{ г}$

Ответ: необходимо взять 1,58 г раствора гидроксида натрия с массовой долей 10%.