Номер 97, страница 22 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

97. *Какие продукты образуются при взаимодействии:

а) 0,4 моль $NaHSO_4$ и 0,2 моль $Ba(OH)_2$;

б) 0,2 моль $NaHSO_4$ и 0,2 моль $Ba(OH)_2$;

в) 0,6 моль $NaHSO_4$ и 0,2 моль $Ba(OH)_2$;

г) 0,3 моль $NaHSO_4$ и 0,2 моль $Ba(OH)_2$;

д) 0,8 моль $NaHSO_4$ и 0,2 моль $Ba(OH)_2$?

Составьте молекулярные уравнения соответствующих реакций.

а)Дано:

$n(NaHSO_4) = 0,4$ моль

$n(Ba(OH)_2) = 0,2$ моль

Найти:

Продукты реакции, молекулярное уравнение.

Решение:

Гидросульфат натрия ($NaHSO_4$) — кислая соль, которая реагирует с основанием, гидроксидом бария ($Ba(OH)_2$). В зависимости от соотношения реагентов возможны разные реакции.

1. Реакция с образованием двух средних солей (сульфата натрия и сульфата бария), когда гидросульфат полностью нейтрализует основание:

$2NaHSO_4 + Ba(OH)_2 \rightarrow Na_2SO_4 + BaSO_4 \downarrow + 2H_2O$

Стехиометрическое соотношение реагентов в этой реакции $n(NaHSO_4) : n(Ba(OH)_2) = 2 : 1$.

2. Реакция с образованием основания и средней соли, когда основание в избытке:

$NaHSO_4 + Ba(OH)_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + NaOH + H_2O$

Стехиометрическое соотношение реагентов в этой реакции $n(NaHSO_4) : n(Ba(OH)_2) = 1 : 1$.

Рассчитаем мольное соотношение реагентов в данной задаче:

$\frac{n(NaHSO_4)}{n(Ba(OH)_2)} = \frac{0,4 \text{ моль}}{0,2 \text{ моль}} = 2$

Соотношение реагентов равно 2:1, что в точности соответствует первой реакции. Реагенты вступают в реакцию полностью, без остатка.

Следовательно, протекает реакция:

$2NaHSO_4 + Ba(OH)_2 \rightarrow Na_2SO_4 + BaSO_4 \downarrow + 2H_2O$

Продуктами реакции являются сульфат натрия ($Na_2SO_4$), сульфат бария ($BaSO_4$) и вода ($H_2O$).

Ответ:

Продукты реакции: сульфат натрия ($Na_2SO_4$) и сульфат бария ($BaSO_4$).

Молекулярное уравнение: $2NaHSO_4 + Ba(OH)_2 \rightarrow Na_2SO_4 + BaSO_4 \downarrow + 2H_2O$.

б)Дано:

$n(NaHSO_4) = 0,2$ моль

$n(Ba(OH)_2) = 0,2$ моль

Найти:

Продукты реакции, молекулярное уравнение.

Решение:

Рассчитаем мольное соотношение реагентов:

$\frac{n(NaHSO_4)}{n(Ba(OH)_2)} = \frac{0,2 \text{ моль}}{0,2 \text{ моль}} = 1$

Соотношение реагентов равно 1:1. Это соответствует реакции, где на одну молекулу кислой соли приходится одна молекула двукислотного основания. При этом образуется нерастворимый сульфат бария, растворимое основание гидроксид натрия и вода.

Протекает следующая реакция:

$NaHSO_4 + Ba(OH)_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + NaOH + H_2O$

Продуктами реакции являются сульфат бария ($BaSO_4$), гидроксид натрия ($NaOH$) и вода ($H_2O$).

Ответ:

Продукты реакции: сульфат бария ($BaSO_4$) и гидроксид натрия ($NaOH$).

Молекулярное уравнение: $NaHSO_4 + Ba(OH)_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + NaOH + H_2O$.

в)Дано:

$n(NaHSO_4) = 0,6$ моль

$n(Ba(OH)_2) = 0,2$ моль

Найти:

Продукты реакции, молекулярное уравнение.

Решение:

Рассчитаем мольное соотношение реагентов:

$\frac{n(NaHSO_4)}{n(Ba(OH)_2)} = \frac{0,6 \text{ моль}}{0,2 \text{ моль}} = 3$

Соотношение 3:1 означает, что гидросульфат натрия находится в избытке по сравнению со стехиометрическим соотношением 2:1. Реакция пойдет по пути полной нейтрализации основания с образованием двух средних солей.

Уравнение реакции: $2NaHSO_4 + Ba(OH)_2 \rightarrow Na_2SO_4 + BaSO_4 \downarrow + 2H_2O$.

Гидроксид бария является лимитирующим реагентом, он прореагирует полностью. Рассчитаем количество $NaHSO_4$, которое вступит в реакцию:

$n_{реаг}(NaHSO_4) = 2 \times n(Ba(OH)_2) = 2 \times 0,2 = 0,4$ моль.

После реакции в растворе останется избыток гидросульфата натрия:

$n_{ост}(NaHSO_4) = 0,6 - 0,4 = 0,2$ моль.

Количество образовавшихся продуктов:

$n(Na_2SO_4) = n(Ba(OH)_2) = 0,2$ моль.

$n(BaSO_4) = n(Ba(OH)_2) = 0,2$ моль.

Таким образом, продуктами, образовавшимися в ходе реакции, являются сульфат натрия и сульфат бария. В конечной смеси также будет присутствовать непрореагировавший гидросульфат натрия.

Ответ:

Продукты реакции: сульфат натрия ($Na_2SO_4$) и сульфат бария ($BaSO_4$). В конечном растворе также останется избыток $NaHSO_4$.

Молекулярное уравнение: $2NaHSO_4 + Ba(OH)_2 \rightarrow Na_2SO_4 + BaSO_4 \downarrow + 2H_2O$.

г)Дано:

$n(NaHSO_4) = 0,3$ моль

$n(Ba(OH)_2) = 0,2$ моль

Найти:

Продукты реакции, молекулярное уравнение.

Решение:

Рассчитаем мольное соотношение реагентов:

$\frac{n(NaHSO_4)}{n(Ba(OH)_2)} = \frac{0,3 \text{ моль}}{0,2 \text{ моль}} = 1,5$

Соотношение 1,5:1 (или 3:2) находится между 1:1 и 2:1. Это означает, что гидроксида бария недостаточно для реакции по схеме 1:1 (для этого потребовалось бы 0,3 моль $Ba(OH)_2$), а гидросульфата натрия недостаточно для реакции по схеме 2:1 (для этого потребовалось бы 0,4 моль $NaHSO_4$). Следовательно, в результате реакции образуется смесь продуктов.

Рассмотрим ионные процессы. В растворе находятся: $n(Na^+) = 0,3$ моль, $n(HSO_4^-) = 0,3$ моль, $n(Ba^{2+}) = 0,2$ моль, $n(OH^-) = 2 \times 0,2 = 0,4$ моль.

Происходят следующие реакции:

1. Нейтрализация: $HSO_4^- + OH^- \rightarrow SO_4^{2-} + H_2O$.

В реакцию вступают 0,3 моль $HSO_4^-$ и 0,3 моль $OH^-$. Остается $0,4 - 0,3 = 0,1$ моль $OH^-$. Образуется 0,3 моль $SO_4^{2-}$.

2. Осаждение: $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow$.

В реакцию вступают 0,2 моль $Ba^{2+}$ и 0,2 моль $SO_4^{2-}$ (из 0,3 моль образовавшихся). Образуется 0,2 моль осадка $BaSO_4$. Остается $0,3 - 0,2 = 0,1$ моль $SO_4^{2-}$.

В итоге в растворе остаются ионы: $Na^+$ (0,3 моль), $OH^-$ (0,1 моль) и $SO_4^{2-}$ (0,1 моль). Эти ионы образуют следующие вещества: 0,1 моль $NaOH$ и 0,1 моль $Na_2SO_4$. В осадке находится 0,2 моль $BaSO_4$.

Суммарное уравнение реакции, составленное на основе количеств продуктов и реагентов (0,3 моль $NaHSO_4$ и 0,2 моль $Ba(OH)_2$ образуют 0,2 моль $BaSO_4$, 0,1 моль $NaOH$ и 0,1 моль $Na_2SO_4$), после умножения на 10 для получения целочисленных коэффициентов, выглядит так:

$3NaHSO_4 + 2Ba(OH)_2 \rightarrow Na_2SO_4 + NaOH + 2BaSO_4 \downarrow + 3H_2O$.

Продуктами реакции являются сульфат натрия ($Na_2SO_4$), гидроксид натрия ($NaOH$) и сульфат бария ($BaSO_4$).

Ответ:

Продукты реакции: сульфат натрия ($Na_2SO_4$), гидроксид натрия ($NaOH$) и сульфат бария ($BaSO_4$).

Молекулярное уравнение: $3NaHSO_4 + 2Ba(OH)_2 \rightarrow Na_2SO_4 + NaOH + 2BaSO_4 \downarrow + 3H_2O$.

д)Дано:

$n(NaHSO_4) = 0,8$ моль

$n(Ba(OH)_2) = 0,2$ моль

Найти:

Продукты реакции, молекулярное уравнение.

Решение:

Рассчитаем мольное соотношение реагентов:

$\frac{n(NaHSO_4)}{n(Ba(OH)_2)} = \frac{0,8 \text{ моль}}{0,2 \text{ моль}} = 4$

Соотношение 4:1 означает, что гидросульфат натрия находится в большом избытке (аналогично случаю в). Реакция будет протекать до полного расходования лимитирующего реагента, гидроксида бария, с образованием двух средних солей.

Уравнение реакции: $2NaHSO_4 + Ba(OH)_2 \rightarrow Na_2SO_4 + BaSO_4 \downarrow + 2H_2O$.

Гидроксид бария является лимитирующим реагентом. Рассчитаем количество $NaHSO_4$, которое вступит в реакцию:

$n_{реаг}(NaHSO_4) = 2 \times n(Ba(OH)_2) = 2 \times 0,2 = 0,4$ моль.

После реакции в растворе останется избыток гидросульфата натрия:

$n_{ост}(NaHSO_4) = 0,8 - 0,4 = 0,4$ моль.

Количество образовавшихся продуктов:

$n(Na_2SO_4) = n(Ba(OH)_2) = 0,2$ моль.

$n(BaSO_4) = n(Ba(OH)_2) = 0,2$ моль.

Продуктами, образовавшимися в ходе реакции, являются сульфат натрия и сульфат бария. В конечной смеси также будет присутствовать значительный избыток непрореагировавшего гидросульфата натрия.

Ответ:

Продукты реакции: сульфат натрия ($Na_2SO_4$) и сульфат бария ($BaSO_4$). В конечном растворе также останется избыток $NaHSO_4$.

Молекулярное уравнение: $2NaHSO_4 + Ba(OH)_2 \rightarrow Na_2SO_4 + BaSO_4 \downarrow + 2H_2O$.