Номер 377, страница 77 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

377. Серу массой 8,58 г полностью сожгли с кислороде. Образовавшийся оксид серы(IV) окислили до оксида серы(VI) и растворили в воде массой 100 г. Рассчитайте массу раствора гидроксида натрия с массовой долей $12.6\%$, необходимого для нейтрализации полученного раствора.

Дано:

$m(S) = 8,58$ г

$m(H_2O) = 100$ г

$\omega(NaOH) = 12,6 \% = 0,126$

Найти:

$m_{р-ра}(NaOH)$ - ?

Решение:

1. Составим уравнения химических реакций, происходящих в процессе:

а) Сгорание серы в кислороде с образованием оксида серы(IV):

$S + O_2 \rightarrow SO_2$

б) Окисление оксида серы(IV) до оксида серы(VI):

$2SO_2 + O_2 \rightarrow 2SO_3$

в) Растворение оксида серы(VI) в воде с образованием серной кислоты:

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

г) Нейтрализация полученной серной кислоты раствором гидроксида натрия:

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

2. Найдем количество вещества (моль) исходной серы. Молярная масса серы $M(S) \approx 32$ г/моль.

$n(S) = \frac{m(S)}{M(S)} = \frac{8,58 \text{ г}}{32 \text{ г/моль}} = 0,268125$ моль.

3. Проанализируем стехиометрические соотношения в цепочке превращений: $S \rightarrow SO_2 \rightarrow SO_3 \rightarrow H_2SO_4$. Из уравнений реакций видно, что из 1 моль серы в итоге образуется 1 моль серной кислоты. Таким образом, количество вещества серной кислоты равно количеству вещества серы:

$n(H_2SO_4) = n(S) = 0,268125$ моль.

4. Используя уравнение реакции нейтрализации, определим количество вещества гидроксида натрия, необходимое для полной нейтрализации полученной кислоты. Согласно уравнению, на 1 моль серной кислоты расходуется 2 моль гидроксида натрия.

$\frac{n(H_2SO_4)}{1} = \frac{n(NaOH)}{2}$

$n(NaOH) = 2 \times n(H_2SO_4) = 2 \times 0,268125 \text{ моль} = 0,53625$ моль.

5. Рассчитаем массу чистого гидроксида натрия. Молярная масса $M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40$ г/моль.

$m(NaOH) = n(NaOH) \times M(NaOH) = 0,53625 \text{ моль} \times 40 \text{ г/моль} = 21,45$ г.

6. Зная массу чистого вещества и его массовую долю в растворе, рассчитаем массу раствора гидроксида натрия.

$m_{р-ра}(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{\omega(NaOH)} = \frac{21,45 \text{ г}}{0,126} \approx 170,24$ г.

Ответ: масса раствора гидроксида натрия, необходимого для нейтрализации полученного раствора, составляет 170,24 г.