Номер 9, страница 186 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

9. Через раствор, содержащий гидроксид натрия массой 20 г, пропустили сероводород объёмом 11,2 $дм^3$ (н. у.). Определите молярную концентрацию соли в конечном растворе, если известно, что объём раствора равен 2,5 $дм^3$.

Дано:

$m(\text{NaOH}) = 20 \text{ г}$

$V(H_2S) = 11,2 \text{ дм}^3$ (н. у.)

$V_{\text{раствора}} = 2,5 \text{ дм}^3$

$m(\text{NaOH}) = 0,02 \text{ кг}$

$V(H_2S) = 0,0112 \text{ м}^3$

$V_{\text{раствора}} = 0,0025 \text{ м}^3$

Найти:

$C_{\text{соли}} - ?$

Решение:

Сначала определим количество вещества (моль) для каждого из реагентов. Молярная масса гидроксида натрия (NaOH) рассчитывается как сумма атомных масс элементов: $M(\text{NaOH}) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$.

Тогда количество вещества гидроксида натрия равно:

$n(\text{NaOH}) = \frac{m(\text{NaOH})}{M(\text{NaOH})} = \frac{20 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0,5 \text{ моль}$

Количество вещества сероводорода ($H_2S$) найдем, используя молярный объем газа при нормальных условиях ($V_m = 22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}$):

$n(H_2S) = \frac{V(H_2S)}{V_m} = \frac{11,2 \text{ дм}^3}{22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}} = 0,5 \text{ моль}$

Далее необходимо определить, какая соль образуется в результате реакции. Взаимодействие щелочи с двухосновной кислотой, такой как сероводород, зависит от мольного соотношения реагентов. Возможны две реакции:

$2NaOH + H_2S \rightarrow Na_2S + 2H_2O$ (образование средней соли)

$NaOH + H_2S \rightarrow NaHS + H_2O$ (образование кислой соли)

Найдем соотношение количеств веществ реагентов:

$\frac{n(\text{NaOH})}{n(H_2S)} = \frac{0,5 \text{ моль}}{0,5 \text{ моль}} = 1$

Соотношение 1:1 означает, что реакция идет по второму пути с образованием кислой соли — гидросульфида натрия (NaHS). Реагенты находятся в стехиометрическом соотношении и прореагируют полностью.

Согласно уравнению реакции $NaOH + H_2S \rightarrow NaHS + H_2O$, из 1 моль NaOH и 1 моль $H_2S$ образуется 1 моль NaHS. Следовательно, количество вещества образовавшейся соли равно:

$n(\text{NaHS}) = 0,5 \text{ моль}$

Наконец, рассчитаем молярную концентрацию ($C$) соли в конечном растворе. Молярная концентрация — это отношение количества растворенного вещества к объему раствора.

$C = \frac{n}{V_{\text{раствора}}}$

Подставив известные значения, получаем:

$C(\text{NaHS}) = \frac{0,5 \text{ моль}}{2,5 \text{ дм}^3} = 0,2 \text{ моль/дм}^3$

Ответ: молярная концентрация соли в конечном растворе составляет $0,2 \text{ моль/дм}^3$.