Номер 8, страница 94 - гдз по химии 8 класс учебник Шиманович, Красицкий

8. Натрий прореагировал с водой, в результате чего образовалась щёлочь массой 16 г. Рассчитайте исходную массу натрия и объем (н. у.) выделившегося водорода.

Дано:

Масса щёлочи (гидроксида натрия), $m(\text{NaOH}) = 16 \text{ г}$

Условия: нормальные (н. у.)

Найти:

Массу натрия, $m(\text{Na})$ - ?

Объём водорода, $V(\text{H}_2)$ - ?

Решение:

1. Сначала составим уравнение химической реакции. Натрий (Na) — это активный щелочной металл, который бурно реагирует с водой (H₂O). В результате этой реакции образуется щёлочь — гидроксид натрия (NaOH) — и выделяется газообразный водород (H₂). Сбалансированное уравнение реакции выглядит следующим образом:

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

2. Для проведения расчётов нам понадобятся молярные массы веществ. Мы можем найти их, используя значения относительных атомных масс из Периодической таблицы химических элементов Д.И. Менделеева (округляем до целых): Ar(Na) = 23, Ar(O) = 16, Ar(H) = 1.

Молярная масса гидроксида натрия:

$M(\text{NaOH}) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$

Молярная масса натрия:

$M(\text{Na}) = 23 \text{ г/моль}$

Также нам понадобится молярный объём газа при нормальных условиях (н. у.), который является постоянной величиной: $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$.

3. Зная массу образовавшегося гидроксида натрия, мы можем найти его количество вещества (число молей) по формуле $n = m/M$:

$n(\text{NaOH}) = \frac{16 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0.4 \text{ моль}$

4. Теперь, используя уравнение реакции, мы можем определить количество вещества исходного натрия и выделившегося водорода. Коэффициенты в уравнении ($2:2:1$) показывают мольные соотношения реагентов и продуктов:

$\frac{n(\text{Na})}{2} = \frac{n(\text{NaOH})}{2} = \frac{n(\text{H}_2)}{1}$

Из этого соотношения видно, что количество вещества натрия, вступившего в реакцию, равно количеству вещества образовавшегося гидроксида натрия:

$n(\text{Na}) = n(\text{NaOH}) = 0.4 \text{ моль}$

А количество вещества выделившегося водорода в два раза меньше, чем количество вещества гидроксида натрия:

$n(\text{H}_2) = \frac{n(\text{NaOH})}{2} = \frac{0.4 \text{ моль}}{2} = 0.2 \text{ моль}$

5. Теперь, зная количество вещества натрия, мы можем рассчитать его исходную массу:

$m(\text{Na}) = n(\text{Na}) \times M(\text{Na}) = 0.4 \text{ моль} \times 23 \text{ г/моль} = 9.2 \text{ г}$

6. Аналогично, зная количество вещества водорода, рассчитаем его объём при нормальных условиях:

$V(\text{H}_2) = n(\text{H}_2) \times V_m = 0.2 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 4.48 \text{ л}$

Ответ:

исходная масса натрия составляет 9.2 г, объём выделившегося водорода (н. у.) составляет 4.48 л.