Номер 384, страница 71 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

384. Кальций химическим количеством 0,0400 моль растворили в воде, а затем к раствору добавили избыток азотной кислоты. Определите массу образовавшейся при этом соли.

Дано:

$n(Ca) = 0,0400$ моль

Избыток $H_2O$

Избыток $HNO_3$

Найти:

$m(\text{соли})$ - ?

Решение:

Задача решается в два этапа, соответствующих двум последовательным химическим реакциям.

1. Первая реакция — взаимодействие кальция с водой. Кальций является активным щелочноземельным металлом и реагирует с водой с образованием гидроксида кальция $Ca(OH)_2$ и выделением газообразного водорода $H_2$.

Уравнение реакции:

$Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2 \uparrow$

Согласно стехиометрии этого уравнения, из 1 моль кальция образуется 1 моль гидроксида кальция. Следовательно, количество вещества образовавшегося гидроксида кальция равно исходному количеству вещества кальция:

$n(Ca(OH)_2) = n(Ca) = 0,0400$ моль

2. Вторая реакция — взаимодействие образовавшегося гидроксида кальция с азотной кислотой $HNO_3$. Это реакция нейтрализации, в ходе которой образуется соль (нитрат кальция $Ca(NO_3)_2$) и вода.

Уравнение реакции:

$Ca(OH)_2 + 2HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + 2H_2O$

По условию, азотная кислота была добавлена в избытке. Это означает, что весь гидроксид кальция прореагирует полностью, и он является лимитирующим реагентом. По уравнению реакции, из 1 моль гидроксида кальция образуется 1 моль нитрата кальция. Значит, количество вещества образовавшейся соли равно количеству вещества гидроксида кальция:

$n(Ca(NO_3)_2) = n(Ca(OH)_2) = 0,0400$ моль

Весь кальций из исходного образца перешел в состав конечной соли, поэтому можно было сразу установить, что $n(Ca(NO_3)_2) = n(Ca)$.

3. Теперь, зная количество вещества образовавшейся соли, мы можем найти ее массу. Для этого сначала рассчитаем молярную массу нитрата кальция $Ca(NO_3)_2$.

Используем относительные атомные массы элементов из Периодической системы Д.И. Менделеева: $Ar(Ca) = 40$, $Ar(N) = 14$, $Ar(O) = 16$.

$M(Ca(NO_3)_2) = Ar(Ca) + 2 \times (Ar(N) + 3 \times Ar(O)) = 40 + 2 \times (14 + 3 \times 16) = 40 + 2 \times (14 + 48) = 40 + 2 \times 62 = 40 + 124 = 164$ г/моль.

4. Вычислим массу нитрата кальция, используя формулу $m = n \times M$:

$m(Ca(NO_3)_2) = n(Ca(NO_3)_2) \times M(Ca(NO_3)_2)$

$m(Ca(NO_3)_2) = 0,0400 \text{ моль} \times 164 \text{ г/моль} = 6,56$ г.

Ответ: масса образовавшейся соли составляет 6,56 г.