Номер 10, страница 167 - гдз по химии 8 класс учебник Шиманович, Красицкий

10. В результате реакции нейтрализации образовался сульфат натрия ($ \text{Na}_2\text{SO}_4 $) массой 42,6 г. Рассчитайте химические количества и массы прореагировавших веществ.

Дано:

$m(Na_2SO_4) = 42,6$ г

Перевод в систему СИ:

$m(Na_2SO_4) = 0,0426$ кг

Найти:

Химические количества и массы прореагировавших веществ: $n(H_2SO_4)$, $m(H_2SO_4)$, $n(NaOH)$, $m(NaOH)$.

Решение:

Реакция нейтрализации, в результате которой образуется сульфат натрия ($Na_2SO_4$), происходит между кислотой и основанием. В данном случае это серная кислота ($H_2SO_4$) и гидроксид натрия ($NaOH$).

1. Составим и уравняем уравнение химической реакции:

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

Из уравнения видно, что прореагировавшими веществами (реагентами) являются серная кислота и гидроксид натрия.

2. Рассчитаем молярные массы веществ, используя относительные атомные массы из периодической системы Д.И. Менделеева: $Ar(H) \approx 1$, $Ar(S) \approx 32$, $Ar(O) \approx 16$, $Ar(Na) \approx 23$.

Молярная масса сульфата натрия ($Na_2SO_4$):

$M(Na_2SO_4) = 2 \cdot Ar(Na) + Ar(S) + 4 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 23 + 32 + 4 \cdot 16 = 142$ г/моль.

Молярная масса серной кислоты ($H_2SO_4$):

$M(H_2SO_4) = 2 \cdot Ar(H) + Ar(S) + 4 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98$ г/моль.

Молярная масса гидроксида натрия ($NaOH$):

$M(NaOH) = Ar(Na) + Ar(O) + Ar(H) = 23 + 16 + 1 = 40$ г/моль.

3. Найдем химическое количество (число молей) образовавшегося сульфата натрия по формуле $n = m/M$:

$n(Na_2SO_4) = \frac{m(Na_2SO_4)}{M(Na_2SO_4)} = \frac{42,6 \text{ г}}{142 \text{ г/моль}} = 0,3$ моль.

Теперь, зная количество продукта, мы можем рассчитать количества и массы реагентов.

Химические количества прореагировавших веществ

Согласно уравнению реакции, стехиометрическое соотношение реагентов и продуктов составляет:

$n(H_2SO_4) : n(NaOH) : n(Na_2SO_4) = 1 : 2 : 1$

Из этого соотношения находим химические количества прореагировавших веществ:

Химическое количество серной кислоты равно химическому количеству сульфата натрия:

$n(H_2SO_4) = n(Na_2SO_4) = 0,3$ моль.

Химическое количество гидроксида натрия в два раза больше химического количества сульфата натрия:

$n(NaOH) = 2 \cdot n(Na_2SO_4) = 2 \cdot 0,3 \text{ моль} = 0,6$ моль.

Ответ: химическое количество прореагировавшей серной кислоты $n(H_2SO_4) = 0,3$ моль; химическое количество прореагировавшего гидроксида натрия $n(NaOH) = 0,6$ моль.

Массы прореагировавших веществ

Рассчитаем массы прореагировавших веществ, используя формулу $m = n \cdot M$ и найденные ранее химические количества.

Масса серной кислоты:

$m(H_2SO_4) = n(H_2SO_4) \cdot M(H_2SO_4) = 0,3 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 29,4$ г.

Масса гидроксида натрия:

$m(NaOH) = n(NaOH) \cdot M(NaOH) = 0,6 \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} = 24,0$ г.

Ответ: масса прореагировавшей серной кислоты $m(H_2SO_4) = 29,4$ г; масса прореагировавшего гидроксида натрия $m(NaOH) = 24,0$ г.