Номер 691, страница 120 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

691. К воде химическим количеством 2,00 моль при- бавили натрий массой 7,00 г. Раствор какого вещества образовался в результате? Рассчитайте массу полученного раствора.

Раствор какого вещества образовался в результате?

При добавлении металлического натрия к воде происходит бурная химическая реакция. Уравнение этой реакции выглядит следующим образом:
$2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2\uparrow$
В ходе реакции образуются два продукта: гидроксид натрия (NaOH), который является щелочью и хорошо растворяется в воде, и газообразный водород (H₂), который улетучивается из раствора. Таким образом, в результате реакции образуется водный раствор гидроксида натрия.

Ответ: В результате образовался раствор гидроксида натрия (NaOH).

Рассчитайте массу полученного раствора.

Дано:

$n(H_2O) = 2,00 \text{ моль}$
$m(Na) = 7,00 \text{ г}$

Найти:

$m_{раствора} - ?$

Решение:

1. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчете. Будем использовать округленные значения атомных масс: $Ar(Na) = 23$, $Ar(H) = 1$, $Ar(O) = 16$.
Молярная масса натрия: $M(Na) = 23 \text{ г/моль}$.
Молярная масса воды: $M(H_2O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$.
Молярная масса водорода: $M(H_2) = 2 \cdot 1 = 2 \text{ г/моль}$.

2. Найдем количество вещества натрия:
$n(Na) = \frac{m(Na)}{M(Na)} = \frac{7,00 \text{ г}}{23 \text{ г/моль}} \approx 0,304 \text{ моль}$

3. Сравним количества реагентов по уравнению реакции $2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2\uparrow$, чтобы определить, какой из них находится в избытке.
Соотношение натрия и воды по уравнению $2:2$, или $1:1$.
Имеем $n(Na) = 0,304 \text{ моль}$ и $n(H_2O) = 2,00 \text{ моль}$.
Поскольку $0,304 \text{ моль} < 2,00 \text{ моль}$, натрий находится в недостатке и прореагирует полностью, а вода — в избытке. Дальнейшие расчеты ведем по натрию.

4. Масса конечного раствора равна сумме масс исходных веществ за вычетом массы улетевшего газа (водорода).
$m_{раствора} = m(Na) + m(H_2O)_{\text{исходн.}} - m(H_2)$

5. Рассчитаем начальную массу воды:
$m(H_2O)_{\text{исходн.}} = n(H_2O) \cdot M(H_2O) = 2,00 \text{ моль} \cdot 18 \text{ г/моль} = 36,0 \text{ г}$

6. Рассчитаем массу выделившегося водорода. По уравнению реакции, из 2 моль натрия образуется 1 моль водорода, то есть $n(H_2) = \frac{1}{2}n(Na)$.
$n(H_2) = \frac{1}{2} \cdot 0,304 \text{ моль} = 0,152 \text{ моль}$
$m(H_2) = n(H_2) \cdot M(H_2) = 0,152 \text{ моль} \cdot 2 \text{ г/моль} = 0,304 \text{ г}$

7. Теперь можем рассчитать массу полученного раствора:
$m_{раствора} = 7,00 \text{ г} + 36,0 \text{ г} - 0,304 \text{ г} = 42,696 \text{ г}$
Округляя результат до трех значащих цифр (в соответствии с данными задачи), получаем $42,7 \text{ г}$.

Ответ: Масса полученного раствора равна $42,7 \text{ г}$.