Номер 240, страница 55 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

240. К раствору массой 244 г с массовой долей азотной кислоты 12,2 % добавили раствор массой 310 г с массовой долей гидроксида калия 8,46 %. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.

Дано:

$m_{р-ра}(HNO_3) = 244 \text{ г}$

$\omega(HNO_3) = 12,2 \, \%$

$m_{р-ра}(KOH) = 310 \text{ г}$

$\omega(KOH) = 8,46 \, \%$

Перевод в СИ:

$m_{р-ра}(HNO_3) = 0,244 \text{ кг}$

$\omega(HNO_3) = 0,122$

$m_{р-ра}(KOH) = 0,310 \text{ кг}$

$\omega(KOH) = 0,0846$

Найти:

$\omega(\text{соли}) - \text{?}$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции нейтрализации азотной кислоты гидроксидом калия. В результате реакции образуется соль нитрат калия ($KNO_3$) и вода:

$HNO_3 + KOH \rightarrow KNO_3 + H_2O$

2. Рассчитаем массы чистых веществ (азотной кислоты и гидроксида калия) в исходных растворах.

Масса азотной кислоты:

$m(HNO_3) = m_{р-ра}(HNO_3) \times \omega(HNO_3) = 244 \text{ г} \times 0,122 = 29,768 \text{ г}$

Масса гидроксида калия:

$m(KOH) = m_{р-ра}(KOH) \times \omega(KOH) = 310 \text{ г} \times 0,0846 = 26,226 \text{ г}$

3. Вычислим молярные массы реагентов и продукта (соли):

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

$M(KOH) = 39 + 16 + 1 = 56 \text{ г/моль}$

$M(KNO_3) = 39 + 14 + 3 \times 16 = 101 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (в молях) для каждого реагента, чтобы определить, какой из них находится в недостатке.

$n(HNO_3) = \frac{m(HNO_3)}{M(HNO_3)} = \frac{29,768 \text{ г}}{63 \text{ г/моль}} \approx 0,4725 \text{ моль}$

$n(KOH) = \frac{m(KOH)}{M(KOH)} = \frac{26,226 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} \approx 0,4683 \text{ моль}$

5. Сравним количество молей реагентов. Согласно уравнению реакции, они реагируют в соотношении 1:1. Так как $n(KOH) < n(HNO_3)$ ($0,4683 < 0,4725$), гидроксид калия является лимитирующим реагентом (находится в недостатке) и прореагирует полностью. Расчет продукта будем вести по гидроксиду калия.

6. По уравнению реакции, количество вещества образовавшейся соли ($KNO_3$) равно количеству вещества гидроксида калия, вступившего в реакцию:

$n(KNO_3) = n(KOH) = 0,4683 \text{ моль}$

7. Рассчитаем массу образовавшейся соли нитрата калия:

$m(KNO_3) = n(KNO_3) \times M(KNO_3) = 0,4683 \text{ моль} \times 101 \text{ г/моль} \approx 47,30 \text{ г}$

8. Найдем массу конечного раствора. Она равна сумме масс исходных растворов:

$m_{\text{конечн. р-ра}} = m_{р-ра}(HNO_3) + m_{р-ра}(KOH) = 244 \text{ г} + 310 \text{ г} = 554 \text{ г}$

9. Рассчитаем массовую долю соли ($KNO_3$) в полученном растворе:

$\omega(KNO_3) = \frac{m(KNO_3)}{m_{\text{конечн. р-ра}}} \times 100\text{%} = \frac{47,30 \text{ г}}{554 \text{ г}} \times 100\text{%} \approx 8,54\text{%}$

Ответ: массовая доля соли в полученном растворе составляет 8,54 %.