Номер 6, страница 179 - гдз по химии 8 класс учебник Шиманович, Красицкий

6. Рассчитайте массу гидроксида натрия, необходимого для нейтрализации смеси серной и азотной кислот общей массой 42 г, в которой массовая доля $ \text{HNO}_3 $ равна 30 %.

Дано:

$m(смеси\ H_2SO_4\ и\ HNO_3) = 42\ г$

$\omega(HNO_3) = 30\% = 0.3$

Найти:

$m(NaOH) - ?$

Решение:

Процесс нейтрализации представляет собой химические реакции между кислотами и основанием (гидроксидом натрия). Запишем уравнения реакций:

1. Нейтрализация азотной кислоты:

$HNO_3 + NaOH \rightarrow NaNO_3 + H_2O$

2. Нейтрализация серной кислоты:

$H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$

Сначала рассчитаем массы каждой кислоты в смеси.

Масса азотной кислоты ($HNO_3$):

$m(HNO_3) = m(смеси) \times \omega(HNO_3) = 42\ г \times 0.3 = 12.6\ г$

Масса серной кислоты ($H_2SO_4$) будет равна разности общей массы смеси и массы азотной кислоты:

$m(H_2SO_4) = m(смеси) - m(HNO_3) = 42\ г - 12.6\ г = 29.4\ г$

Далее найдем молярные массы веществ, участвующих в расчетах:

$M(HNO_3) = 1 + 14 + 3 \times 16 = 63\ г/моль$

$M(H_2SO_4) = 2 \times 1 + 32 + 4 \times 16 = 98\ г/моль$

$M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40\ г/моль$

Теперь рассчитаем количество вещества (в молях) для каждой кислоты:

$n(HNO_3) = \frac{m(HNO_3)}{M(HNO_3)} = \frac{12.6\ г}{63\ г/моль} = 0.2\ моль$

$n(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)} = \frac{29.4\ г}{98\ г/моль} = 0.3\ моль$

Используя уравнения реакций, определим количество вещества гидроксида натрия, необходимое для нейтрализации каждой кислоты.

Из уравнения (1) следует, что на 1 моль $HNO_3$ требуется 1 моль $NaOH$. Следовательно:

$n_1(NaOH) = n(HNO_3) = 0.2\ моль$

Из уравнения (2) следует, что на 1 моль $H_2SO_4$ требуется 2 моль $NaOH$. Следовательно:

$n_2(NaOH) = 2 \times n(H_2SO_4) = 2 \times 0.3\ моль = 0.6\ моль$

Общее количество вещества гидроксида натрия, необходимое для полной нейтрализации смеси кислот, равно сумме количеств, затраченных на каждую реакцию:

$n_{общ}(NaOH) = n_1(NaOH) + n_2(NaOH) = 0.2\ моль + 0.6\ моль = 0.8\ моль$

Наконец, рассчитаем массу гидроксида натрия:

$m(NaOH) = n_{общ}(NaOH) \times M(NaOH) = 0.8\ моль \times 40\ г/моль = 32\ г$

Ответ: масса гидроксида натрия, необходимого для нейтрализации смеси кислот, составляет 32 г.