Готовимся к олимпиадам, страница 107 - гдз по химии 8 класс учебник Шиманович, Красицкий

Готовимся к олимпиадам

1. В смеси сульфата меди(II) с нитратом магния общей массой 67,8 г массовая доля $CuSO_4$ равна 23,6 %. Рассчитайте массу гидроксида натрия, который прореагирует с указанной смесью солей.

1.

Дано:

$m(смеси) = 67,8$ г

$\omega(CuSO_4) = 23,6 \% \text{ или } 0,236$

Смесь состоит из $CuSO_4$ и $Mg(NO_3)_2$.

Найти:

$m(NaOH) - ?$

Решение:

1. Сначала определим массы каждого компонента в смеси.

Масса сульфата меди(II) ($CuSO_4$) в смеси:

$m(CuSO_4) = m(смеси) \times \omega(CuSO_4) = 67,8 \text{ г} \times 0,236 = 15,9988 \text{ г}$

Для удобства расчетов округлим значение до 16,0 г.

$m(CuSO_4) \approx 16,0$ г

Масса нитрата магния ($Mg(NO_3)_2$) в смеси:

$m(Mg(NO_3)_2) = m(смеси) - m(CuSO_4) = 67,8 \text{ г} - 16,0 \text{ г} = 51,8$ г

2. Запишем уравнения химических реакций взаимодействия солей с гидроксидом натрия ($NaOH$). Обе соли будут реагировать с щелочью, образуя нерастворимые гидроксиды.

$CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$ (1)

$Mg(NO_3)_2 + 2NaOH \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow + 2NaNO_3$ (2)

3. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчетах.

$M(CuSO_4) = Ar(Cu) + Ar(S) + 4 \times Ar(O) = 64 + 32 + 4 \times 16 = 160$ г/моль

$M(Mg(NO_3)_2) = Ar(Mg) + 2 \times (Ar(N) + 3 \times Ar(O)) = 24 + 2 \times (14 + 3 \times 16) = 148$ г/моль

$M(NaOH) = Ar(Na) + Ar(O) + Ar(H) = 23 + 16 + 1 = 40$ г/моль

4. Найдем количество вещества (в молях) для каждой соли в смеси.

$n(CuSO_4) = \frac{m(CuSO_4)}{M(CuSO_4)} = \frac{16,0 \text{ г}}{160 \text{ г/моль}} = 0,1$ моль

$n(Mg(NO_3)_2) = \frac{m(Mg(NO_3)_2)}{M(Mg(NO_3)_2)} = \frac{51,8 \text{ г}}{148 \text{ г/моль}} = 0,35$ моль

5. Используя стехиометрические коэффициенты из уравнений реакций, рассчитаем количество вещества $NaOH$, необходимое для реакции с каждой солью.

Согласно уравнению (1), на 1 моль $CuSO_4$ требуется 2 моль $NaOH$.

$n_1(NaOH) = 2 \times n(CuSO_4) = 2 \times 0,1 \text{ моль} = 0,2$ моль

Согласно уравнению (2), на 1 моль $Mg(NO_3)_2$ требуется 2 моль $NaOH$.

$n_2(NaOH) = 2 \times n(Mg(NO_3)_2) = 2 \times 0,35 \text{ моль} = 0,7$ моль

6. Найдем общее количество вещества $NaOH$, которое прореагирует со всей смесью солей.

$n_{общ}(NaOH) = n_1(NaOH) + n_2(NaOH) = 0,2 \text{ моль} + 0,7 \text{ моль} = 0,9$ моль

7. Наконец, рассчитаем массу гидроксида натрия.

$m(NaOH) = n_{общ}(NaOH) \times M(NaOH) = 0,9 \text{ моль} \times 40 \text{ г/моль} = 36$ г

Ответ: масса гидроксида натрия, который прореагирует с указанной смесью солей, составляет 36 г.