Номер 753, страница 132 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

753. К раствору азотной кислоты массой 100 г с массовой долей $HNO_3$ 6,30 % добавили 40,0 г раствора карбоната натрия с массовой долей соли 10,6 %. Какой будет окраска индикатора лакмуса в растворе после реакции?

Дано:

$m_{р-ра}(HNO_3) = 100 \text{ г}$

$w(HNO_3) = 6,30 \% = 0,063$

$m_{р-ра}(Na_2CO_3) = 40,0 \text{ г}$

$w(Na_2CO_3) = 10,6 \% = 0,106$

Найти:

Окраску индикатора лакмуса в растворе после реакции.

Решение:

Для определения окраски индикатора лакмуса необходимо выяснить, какое вещество останется в избытке после реакции, так как оно определит среду конечного раствора (кислую, щелочную или нейтральную).

1. Запишем уравнение реакции между азотной кислотой и карбонатом натрия:

$2HNO_3 + Na_2CO_3 \rightarrow 2NaNO_3 + H_2O + CO_2 \uparrow$

2. Рассчитаем массу и количество вещества (в молях) каждого из реагентов.

Для азотной кислоты ($HNO_3$):

Масса чистого вещества: $m(HNO_3) = m_{р-ра}(HNO_3) \cdot w(HNO_3) = 100 \text{ г} \cdot 0,063 = 6,3 \text{ г}$

Молярная масса: $M(HNO_3) = 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 63 \text{ г/моль}$

Количество вещества: $n(HNO_3) = \frac{m(HNO_3)}{M(HNO_3)} = \frac{6,3 \text{ г}}{63 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

Для карбоната натрия ($Na_2CO_3$):

Масса чистого вещества: $m(Na_2CO_3) = m_{р-ра}(Na_2CO_3) \cdot w(Na_2CO_3) = 40,0 \text{ г} \cdot 0,106 = 4,24 \text{ г}$

Молярная масса: $M(Na_2CO_3) = 2 \cdot 23 + 12 + 3 \cdot 16 = 106 \text{ г/моль}$

Количество вещества: $n(Na_2CO_3) = \frac{m(Na_2CO_3)}{M(Na_2CO_3)} = \frac{4,24 \text{ г}}{106 \text{ г/моль}} = 0,04 \text{ моль}$

3. Сравним полученные количества веществ с учетом стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции (2 моль $HNO_3$ на 1 моль $Na_2CO_3$).

Определим, какое вещество находится в избытке. Для реакции с $0,04 \text{ моль}$ $Na_2CO_3$ необходимо:

$n_{теор}(HNO_3) = 2 \cdot n(Na_2CO_3) = 2 \cdot 0,04 \text{ моль} = 0,08 \text{ моль}$

Фактически в реакции участвует $0,1 \text{ моль}$ $HNO_3$. Поскольку $0,1 \text{ моль} > 0,08 \text{ моль}$, азотная кислота находится в избытке. Карбонат натрия прореагирует полностью.

4. Определим среду раствора после реакции.

Так как после реакции в растворе останется избыток сильной азотной кислоты, среда раствора будет кислой.

5. Определим окраску лакмуса.

В кислой среде индикатор лакмус приобретает красную окраску.

Ответ: красная.