Номер 8, страница 190 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

8. Рассчитайте минимальный объём (н. у.) сернистого газа, который нужно пропустить через раствор массой 200 г с массовой долей гидроксида натрия 2 %, чтобы получить только кислую соль.

Дано:

$m_{р-ра}(NaOH) = 200 \, г$

$\omega(NaOH) = 2\% = 0.02$

Условия: н. у. (нормальные условия)

Найти:

$V(SO_2) - ?$

Решение:

Сернистый газ (диоксид серы, $SO_2$) является кислотным оксидом, который при реакции с щёлочью (гидроксидом натрия, $NaOH$) может образовывать два типа солей в зависимости от соотношения реагентов: среднюю соль (сульфит натрия, $Na_2SO_3$) и кислую соль (гидросульфит натрия, $NaHSO_3$).

Реакция образования средней соли (при избытке щёлочи):

$2NaOH + SO_2 \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O$

Реакция образования кислой соли (при избытке кислотного оксида):

$NaOH + SO_2 \rightarrow NaHSO_3$

Согласно условию задачи, необходимо получить только кислую соль. Это означает, что весь гидроксид натрия должен прореагировать с образованием гидросульфита натрия. Это произойдет, когда мольное соотношение $NaOH$ и $SO_2$ будет 1:1. Этот объём газа будет минимально необходимым для полного превращения щёлочи в кислую соль.

1. Найдём массу чистого гидроксида натрия в исходном растворе:

$m(NaOH) = m_{р-ра}(NaOH) \cdot \omega(NaOH) = 200 \, г \cdot 0.02 = 4 \, г$

2. Рассчитаем молярную массу гидроксида натрия:

$M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 \, г/моль$

3. Определим количество вещества $NaOH$ в растворе:

$n(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{M(NaOH)} = \frac{4 \, г}{40 \, г/моль} = 0.1 \, моль$

4. Согласно уравнению реакции образования кислой соли ($NaOH + SO_2 \rightarrow NaHSO_3$), количество вещества сернистого газа должно быть равно количеству вещества гидроксида натрия:

$n(SO_2) = n(NaOH) = 0.1 \, моль$

5. Рассчитаем объём сернистого газа при нормальных условиях (н. у.), зная, что молярный объём газа при н. у. ($V_m$) равен 22,4 л/моль:

$V(SO_2) = n(SO_2) \cdot V_m = 0.1 \, моль \cdot 22.4 \, л/моль = 2.24 \, л$

Ответ: 2,24 л.