Номер 9, страница 146 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

9. Какая среда будет в растворе, полученном при смешивании равных объёмов растворов, содержащих 3 моль гидроксида натрия и 2 моль серной кислоты?

Дано:

Количество вещества гидроксида натрия (NaOH): $n(\text{NaOH}) = 3 \text{ моль}$

Количество вещества серной кислоты (H₂SO₄): $n(\text{H}_2\text{SO}_4) = 2 \text{ моль}$

Найти:

Среду полученного раствора.

Решение:

Для определения среды раствора, полученного при смешивании кислоты и основания, необходимо записать уравнение реакции и определить, какой из реагентов находится в избытке.

Реакция между гидроксидом натрия (сильное основание) и серной кислотой (сильная кислота) является реакцией нейтрализации. Уравнение реакции выглядит следующим образом:

$2\text{NaOH} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2\text{H}_2\text{O}$

Согласно стехиометрии уравнения, 2 моль гидроксида натрия реагируют с 1 моль серной кислоты.

Определим, какое вещество прореагирует полностью, а какое останется в избытке.

Предположим, что вся серная кислота (2 моль) прореагировала. Тогда для этого потребуется количество гидроксида натрия: $n(\text{NaOH})_{\text{требуемое}} = 2 \times n(\text{H}_2\text{SO}_4) = 2 \times 2 \text{ моль} = 4 \text{ моль}$ Однако по условию у нас есть только 3 моль NaOH, что меньше, чем необходимо для полной нейтрализации кислоты. Это означает, что гидроксид натрия является лимитирующим реагентом (в недостатке), а серная кислота — в избытке.

Теперь рассчитаем, сколько серной кислоты прореагирует с 3 моль гидроксида натрия: $n(\text{H}_2\text{SO}_4)_{\text{прореагировавшее}} = \frac{1}{2} \times n(\text{NaOH}) = \frac{1}{2} \times 3 \text{ моль} = 1.5 \text{ моль}$

Найдем количество серной кислоты, которое останется в растворе после завершения реакции: $n(\text{H}_2\text{SO}_4)_{\text{избыток}} = n(\text{H}_2\text{SO}_4)_{\text{исходное}} - n(\text{H}_2\text{SO}_4)_{\text{прореагировавшее}}$ $n(\text{H}_2\text{SO}_4)_{\text{избыток}} = 2 \text{ моль} - 1.5 \text{ моль} = 0.5 \text{ моль}$

Поскольку после реакции в растворе останется избыток сильной серной кислоты, среда конечного раствора будет кислой. Присутствие ионов водорода $H^+$ , образующихся при диссоциации избыточной кислоты, и определяет кислую среду. Условие о равенстве объемов в данном случае не влияет на качественное определение среды раствора.

Ответ: Среда в полученном растворе будет кислой, так как после реакции в избытке останется серная кислота.