Готовимся к олимпиадам, страница 90 - гдз по химии 8 класс учебник Шиманович, Красицкий

Готовимся к олимпиадам

1. К раствору, содержавшему гидроксид натрия массой 20 г, добавили раствор, в котором химическое количество серной кислоты составляло 0,2 моль. В какой цвет окрасится метилоранж в полученном растворе? Почему?

1.

Дано:

$m(NaOH) = 20 \text{ г}$
$n(H_2SO_4) = 0,2 \text{ моль}$

Найти:

Цвет метилоранжа в полученном растворе - ?

Решение:

Для того чтобы определить, какой цвет примет индикатор, необходимо выяснить, какая среда (кислая, нейтральная или щелочная) установится в растворе после реакции. Для этого нужно сравнить химические количества реагентов.

Сначала запишем уравнение реакции нейтрализации между гидроксидом натрия и серной кислотой:

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

Из уравнения реакции следует, что на 1 моль серной кислоты расходуется 2 моль гидроксида натрия.

Рассчитаем химическое количество гидроксида натрия $n(NaOH)$, содержащегося в 20 г. Для этого нам понадобится молярная масса $M(NaOH)$:

$M(NaOH) = M(Na) + M(O) + M(H) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$

Теперь находим химическое количество:

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

Теперь сравним количество реагентов. В реакции участвуют $0,5 \text{ моль } NaOH$ и $0,2 \text{ моль } H_2SO_4$. Согласно уравнению реакции, для полной нейтрализации $0,2 \text{ моль } H_2SO_4$ потребуется:

$n_{реакц}(NaOH) = 2 \times n(H_2SO_4) = 2 \times 0,2 \text{ моль} = 0,4 \text{ моль}$

Поскольку в растворе находится $0,5 \text{ моль}$ гидроксида натрия, а для реакции требуется только $0,4 \text{ моль}$, гидроксид натрия находится в избытке. Серная кислота прореагирует полностью, а часть гидроксида натрия останется в растворе.

Количество избыточного $NaOH$ составляет:

$n_{изб}(NaOH) = 0,5 \text{ моль} - 0,4 \text{ моль} = 0,1 \text{ моль}$

Наличие в конечном растворе избытка гидроксида натрия (сильного основания) создает щелочную среду.

Индикатор метилоранж имеет следующие цвета в разных средах:

• в кислой среде (pH < 3,1) – красный;
• в интервале перехода (pH 3,1–4,4) – оранжевый;
• в щелочной среде (pH > 4,4) – желтый.

Так как среда в полученном растворе щелочная, метилоранж окрасится в желтый цвет.

Ответ: Метилоранж в полученном растворе окрасится в желтый цвет, потому что после реакции в растворе останется избыток гидроксида натрия, который создаст щелочную среду.