Номер 740, страница 122 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

740. *Рассчитайте массы соляной кислоты с массовой долей $ \text{HCl} \ 30 \ \% $, раствора гидроксида натрия с массовой долей $ \text{NaOH} \ 20 \ \% $ и воды, которые необходимы для приготовления раствора хлорида натрия массой 60 г с массовой долей $ \text{NaCl} \ 5,0 \ \% $.

Дано:

Массовая доля HCl в растворе соляной кислоты, $w(\text{HCl}) = 30 \% = 0.30$

Массовая доля NaOH в растворе гидроксида натрия, $w(\text{NaOH}) = 20 \% = 0.20$

Масса конечного раствора хлорида натрия, $m(\text{р-ра NaCl}) = 60 \text{ г}$

Массовая доля NaCl в конечном растворе, $w(\text{NaCl}) = 5.0 \% = 0.050$

Найти:

$m(\text{р-ра HCl}) - ?$

$m(\text{р-ра NaOH}) - ?$

$m(\text{H}_2\text{O}) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции нейтрализации, в результате которой образуется хлорид натрия: $$ HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O $$

2. Рассчитаем массу хлорида натрия (NaCl), которая должна содержаться в 60 г 5,0%-го раствора: $$ m(\text{NaCl}) = m(\text{р-ра NaCl}) \cdot w(\text{NaCl}) $$ $$ m(\text{NaCl}) = 60 \text{ г} \cdot 0.050 = 3.0 \text{ г} $$

3. Найдем количество вещества (моль) образовавшегося хлорида натрия. Для этого сначала рассчитаем его молярную массу: $$ M(\text{NaCl}) = M(\text{Na}) + M(\text{Cl}) = 23.0 \text{ г/моль} + 35.5 \text{ г/моль} = 58.5 \text{ г/моль} $$ Теперь рассчитаем количество вещества: $$ n(\text{NaCl}) = \frac{m(\text{NaCl})}{M(\text{NaCl})} = \frac{3.0 \text{ г}}{58.5 \text{ г/моль}} \approx 0.05128 \text{ моль} $$

4. По уравнению реакции видно, что реагенты (HCl и NaOH) и продукт (NaCl) находятся в мольном соотношении 1:1:1. Следовательно, для получения 0.05128 моль NaCl необходимо взять по 0.05128 моль HCl и NaOH: $$ n(\text{HCl}) = n(\text{NaOH}) = n(\text{NaCl}) \approx 0.05128 \text{ моль} $$

5. Рассчитаем массы чистых HCl и NaOH, которые потребуются для реакции. Сначала найдем их молярные массы: $$ M(\text{HCl}) = M(\text{H}) + M(\text{Cl}) = 1.0 \text{ г/моль} + 35.5 \text{ г/моль} = 36.5 \text{ г/моль} $$ $$ M(\text{NaOH}) = M(\text{Na}) + M(\text{O}) + M(\text{H}) = 23.0 \text{ г/моль} + 16.0 \text{ г/моль} + 1.0 \text{ г/моль} = 40.0 \text{ г/моль} $$ Теперь рассчитаем массы чистых веществ: $$ m(\text{HCl}) = n(\text{HCl}) \cdot M(\text{HCl}) = 0.05128 \text{ моль} \cdot 36.5 \text{ г/моль} \approx 1.872 \text{ г} $$ $$ m(\text{NaOH}) = n(\text{NaOH}) \cdot M(\text{NaOH}) = 0.05128 \text{ моль} \cdot 40.0 \text{ г/моль} \approx 2.051 \text{ г} $$

6. Зная массы чистых веществ и массовые доли в исходных растворах, найдем массы этих растворов: $$ m(\text{р-ра HCl}) = \frac{m(\text{HCl})}{w(\text{HCl})} = \frac{1.872 \text{ г}}{0.30} \approx 6.24 \text{ г} $$ $$ m(\text{р-ра NaOH}) = \frac{m(\text{NaOH})}{w(\text{NaOH})} = \frac{2.051 \text{ г}}{0.20} \approx 10.26 \text{ г} $$

7. Общая масса конечного раствора (60 г) складывается из масс исходных растворов кислоты, щелочи и добавленной воды. Найдем массу воды, которую необходимо добавить, по разности: $$ m(\text{H}_2\text{O}) = m(\text{конечного р-ра}) - m(\text{р-ра HCl}) - m(\text{р-ра NaOH}) $$ $$ m(\text{H}_2\text{O}) = 60 \text{ г} - 6.24 \text{ г} - 10.26 \text{ г} = 43.50 \text{ г} $$

Ответ: для приготовления 60 г 5,0%-го раствора хлорида натрия необходимо взять 6,24 г 30%-го раствора соляной кислоты, 10,26 г 20%-го раствора гидроксида натрия и добавить 43,50 г воды.