Номер 804, страница 132 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

804. Рассчитайте массовую долю гидроксида натрия в растворе, полученном при взаимодействии гидрида натрия массой 3,24 г и воды массой 16,6 г.

Дано:

$m(\text{NaH}) = 3,24 \text{ г}$

$m(\text{H}_2\text{O}) = 16,6 \text{ г}$

Найти:

$\omega(\text{NaOH}) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции взаимодействия гидрида натрия с водой. В результате реакции образуется гидроксид натрия и выделяется газообразный водород.

$\text{NaH} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{NaOH} + \text{H}_2\uparrow$

Уравнение сбалансировано, все коэффициенты равны 1.

2. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в реакции, используя относительные атомные массы элементов: $Ar(\text{Na})=23$, $Ar(\text{H})=1$, $Ar(\text{O})=16$.

$M(\text{NaH}) = 23 + 1 = 24 \text{ г/моль}$

$M(\text{H}_2\text{O}) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$

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

$M(\text{H}_2) = 2 \cdot 1 = 2 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (в молях) для каждого из исходных реагентов по формуле $n = m/M$.

$n(\text{NaH}) = \frac{m(\text{NaH})}{M(\text{NaH})} = \frac{3,24 \text{ г}}{24 \text{ г/моль}} = 0,135 \text{ моль}$

$n(\text{H}_2\text{O}) = \frac{m(\text{H}_2\text{O})}{M(\text{H}_2\text{O})} = \frac{16,6 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} \approx 0,922 \text{ моль}$

4. Определим, какое из веществ является лимитирующим реагентом (находится в недостатке). Согласно уравнению реакции, стехиометрическое соотношение реагентов $\text{NaH} : \text{H}_2\text{O}$ равно $1:1$. Сравниваем количество моль реагентов:

$n(\text{NaH}) = 0,135 \text{ моль}$

$n(\text{H}_2\text{O}) \approx 0,922 \text{ моль}$

Поскольку $0,135 < 0,922$, гидрид натрия (NaH) находится в недостатке и прореагирует полностью. Вода взята в избытке. Все дальнейшие расчеты производятся по лимитирующему реагенту, то есть по NaH.

5. По уравнению реакции, из 1 моль NaH образуется 1 моль NaOH и 1 моль H₂. Следовательно, количество вещества продуктов реакции равно количеству вещества прореагировавшего гидрида натрия:

$n(\text{NaOH}) = n(\text{H}_2) = n(\text{NaH}) = 0,135 \text{ моль}$

6. Рассчитаем массу образовавшегося гидроксида натрия (NaOH) и выделившегося водорода (H₂):

$m(\text{NaOH}) = n(\text{NaOH}) \cdot M(\text{NaOH}) = 0,135 \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} = 5,4 \text{ г}$

$m(\text{H}_2) = n(\text{H}_2) \cdot M(\text{H}_2) = 0,135 \text{ моль} \cdot 2 \text{ г/моль} = 0,27 \text{ г}$

7. Рассчитаем массу конечного раствора. Согласно закону сохранения массы, масса конечного раствора равна сумме масс исходных реагентов за вычетом массы улетевшего газа (водорода).

$m(\text{раствора}) = m(\text{NaH}) + m(\text{H}_2\text{O}) - m(\text{H}_2)$

$m(\text{раствора}) = 3,24 \text{ г} + 16,6 \text{ г} - 0,27 \text{ г} = 19,57 \text{ г}$

8. Рассчитаем массовую долю гидроксида натрия ($\omega$) в полученном растворе по формуле:

$\omega(\text{NaOH}) = \frac{m(\text{NaOH})}{m(\text{раствора})}$

$\omega(\text{NaOH}) = \frac{5,4 \text{ г}}{19,57 \text{ г}} \approx 0,2759$

Для выражения в процентах, умножим полученное значение на 100%:

$\omega(\text{NaOH}) \approx 0,2759 \cdot 100\% \approx 27,6\%$

Ответ: массовая доля гидроксида натрия в полученном растворе составляет 27,6%.