Номер 1309, страница 201 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1309. *На чашах весов уравновешены два стакана, содержащие разбавленную серную кислоту. В первый стакан поместили 4,80 г магния, металл полностью прореагировал с серной кислотой. Рассчитайте, какую массу сульфида натрия следует поместить во второй стакан, чтобы чаши весов вновь уравновесились.

Дано:

$m(Mg) = 4,80 \text{ г}$

Найти:

$m(Na_2S) - ?$

Решение:

Изначально чаши весов уравновешены. После добавления магния в первый стакан масса этого стакана изменяется. Происходит химическая реакция, в результате которой выделяется газообразный водород, который улетучивается из стакана.

Уравнение реакции в первом стакане:

$Mg + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + H_2\uparrow$

Для начала рассчитаем изменение массы на первой чаше весов. Оно равно массе добавленного магния за вычетом массы улетевшего водорода.

1. Найдем количество вещества магния, используя его молярную массу $M(Mg) \approx 24 \text{ г/моль}$.

$n(Mg) = \frac{m(Mg)}{M(Mg)} = \frac{4,80 \text{ г}}{24 \text{ г/моль}} = 0,20 \text{ моль}$

2. По уравнению реакции, количество вещества выделившегося водорода равно количеству вещества прореагировавшего магния.

$n(H_2) = n(Mg) = 0,20 \text{ моль}$

3. Найдем массу выделившегося водорода, используя его молярную массу $M(H_2) \approx 2 \text{ г/моль}$.

$m(H_2) = n(H_2) \cdot M(H_2) = 0,20 \text{ моль} \cdot 2 \text{ г/моль} = 0,40 \text{ г}$

4. Рассчитаем общее изменение массы первого стакана ($\Delta m_1$).

$\Delta m_1 = m_{добавл}(Mg) - m_{улет}(H_2) = 4,80 \text{ г} - 0,40 \text{ г} = 4,40 \text{ г}$

Чтобы весы снова уравновесились, изменение массы во втором стакане ($\Delta m_2$) должно быть точно таким же.

$\Delta m_2 = \Delta m_1 = 4,40 \text{ г}$

Во втором стакане сульфид натрия реагирует с серной кислотой с выделением газообразного сероводорода.

Уравнение реакции во втором стакане:

$Na_2S + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2S\uparrow$

Пусть масса добавленного сульфида натрия $m(Na_2S) = x$. Изменение массы второго стакана равно массе добавленного сульфида натрия за вычетом массы улетевшего сероводорода.

$\Delta m_2 = m(Na_2S) - m(H_2S)$

5. Выразим массу $H_2S$ через массу $Na_2S$ ($x$). Для этого найдем их молярные массы.

$M(Na_2S) = 2 \cdot 23 + 32 = 78 \text{ г/моль}$

$M(H_2S) = 2 \cdot 1 + 32 = 34 \text{ г/моль}$

Количество вещества $Na_2S$ равно $n(Na_2S) = \frac{x}{M(Na_2S)} = \frac{x}{78} \text{ моль}$.

По уравнению реакции, $n(H_2S) = n(Na_2S) = \frac{x}{78} \text{ моль}$.

Масса выделившегося $H_2S$:

$m(H_2S) = n(H_2S) \cdot M(H_2S) = \frac{x}{78} \text{ моль} \cdot 34 \text{ г/моль} = \frac{34x}{78} \text{ г}$

6. Составим и решим уравнение для второго стакана.

$\Delta m_2 = x - \frac{34x}{78}$

$4,40 = x \left(1 - \frac{34}{78}\right)$

$4,40 = x \left(\frac{78-34}{78}\right)$

$4,40 = x \cdot \frac{44}{78}$

$x = \frac{4,40 \cdot 78}{44} = 0,1 \cdot 78 = 7,8 \text{ г}$

Чтобы сохранить точность исходных данных (три значащие цифры), представим ответ как 7,80 г.

Ответ: $7,80 \text{ г}$