Номер 985, страница 158 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

985. К раствору, содержащему карбонат натрия химическим количеством 0,20 моль, добавили раствор, содержащий серную кислоту химическим количеством 0,10 моль. Какие соли и в каком химическом количестве образовались в этом опыте?

Дано:

$n(Na_2CO_3) = 0,20 \text{ моль}$

$n(H_2SO_4) = 0,10 \text{ моль}$

Найти:

Какие соли и в каком химическом количестве образовались?

Решение:

Реакция между карбонатом натрия ($Na_2CO_3$), солью слабой двухосновной кислоты, и серной кислотой ($H_2SO_4$), сильной двухосновной кислотой, может протекать по-разному в зависимости от соотношения реагентов.

1. Определим мольное соотношение исходных веществ:

$\frac{n(Na_2CO_3)}{n(H_2SO_4)} = \frac{0,20 \text{ моль}}{0,10 \text{ моль}} = \frac{2}{1}$

2. Проанализируем возможные реакции. При соотношении реагентов 1:1 происходит полная нейтрализация с образованием средней соли и выделением углекислого газа:

$Na_2CO_3 + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O + CO_2$

Однако в нашей задаче карбонат натрия находится в избытке по отношению к этому уравнению. Избыток карбоната натрия будет реагировать с образующейся в ходе реакции угольной кислотой ($H_2CO_3$), что приведет к образованию кислой соли — гидрокарбоната натрия ($NaHCO_3$).

Следовательно, суммарное уравнение реакции при соотношении $Na_2CO_3$ к $H_2SO_4$ как 2:1 будет выглядеть следующим образом:

$2Na_2CO_3 + H_2SO_4 \rightarrow 2NaHCO_3 + Na_2SO_4$

3. Убедимся, что реагенты вступают в реакцию полностью. Согласно уравнению, на 1 моль серной кислоты требуется 2 моль карбоната натрия. Имеющиеся количества веществ ($0,10 \text{ моль}$ и $0,20 \text{ моль}$) точно соответствуют стехиометрическому соотношению 1:2. Это означает, что оба реагента прореагируют без остатка.

4. Рассчитаем химические количества образовавшихся солей, используя уравнение реакции. Расчет можно вести по любому из реагентов, например, по серной кислоте.

Количество образовавшегося сульфата натрия ($Na_2SO_4$) равно количеству прореагировавшей серной кислоты:

$n(Na_2SO_4) = n(H_2SO_4) = 0,10 \text{ моль}$

Количество образовавшегося гидрокарбоната натрия ($NaHCO_3$) в два раза больше количества прореагировавшей серной кислоты:

$n(NaHCO_3) = 2 \times n(H_2SO_4) = 2 \times 0,10 \text{ моль} = 0,20 \text{ моль}$

Таким образом, в результате опыта образовались две соли: сульфат натрия и гидрокарбонат натрия.

Ответ: Образовались гидрокарбонат натрия ($NaHCO_3$) химическим количеством 0,20 моль и сульфат натрия ($Na_2SO_4$) химическим количеством 0,10 моль.