Номер 5, страница 4 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Дано:

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

Масса раствора серной кислоты: $m_{\text{раствора}}(\text{H}_2\text{SO}_4) = 120 \, \text{г}$

Массовая доля серной кислоты в растворе: $\omega(\text{H}_2\text{SO}_4) = 10\% = 0.1$

Перевод данных в систему СИ:

Масса гидроксида натрия: $m(\text{NaOH}) = 0.016 \, \text{кг}$

Масса раствора серной кислоты: $m_{\text{раствора}}(\text{H}_2\text{SO}_4) = 0.120 \, \text{кг}$

Найти:

Достаточно ли раствора серной кислоты для нейтрализации гидроксида натрия?

Решение:

1. Напишем уравнение реакции нейтрализации между гидроксидом натрия и серной кислотой:

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

2. Вычислим молярные массы веществ:

Молярная масса гидроксида натрия: $M(\text{NaOH}) = 22.99 (\text{Na}) + 16.00 (\text{O}) + 1.01 (\text{H}) = 40.00 \, \text{г/моль}$

Молярная масса серной кислоты: $M(\text{H}_2\text{SO}_4) = 2 \cdot 1.01 (\text{H}) + 32.07 (\text{S}) + 4 \cdot 16.00 (\text{O}) = 98.09 \, \text{г/моль}$

3. Рассчитаем количество вещества (число молей) гидроксида натрия:

$n(\text{NaOH}) = \frac{m(\text{NaOH})}{M(\text{NaOH})} = \frac{16 \, \text{г}}{40.00 \, \text{г/моль}} = 0.4 \, \text{моль}$

4. Определим массу чистой серной кислоты в растворе:

$m(\text{H}_2\text{SO}_4) = \omega(\text{H}_2\text{SO}_4) \cdot m_{\text{раствора}}(\text{H}_2\text{SO}_4) = 0.1 \cdot 120 \, \text{г} = 12 \, \text{г}$

5. Вычислим количество вещества (число молей) серной кислоты, доступное в растворе:

$n_{\text{доступное}}(\text{H}_2\text{SO}_4) = \frac{m(\text{H}_2\text{SO}_4)}{M(\text{H}_2\text{SO}_4)} = \frac{12 \, \text{г}}{98.09 \, \text{г/моль}} \approx 0.1223 \, \text{моль}$

6. По уравнению реакции, для полной нейтрализации 2 молей гидроксида натрия требуется 1 моль серной кислоты. Следовательно, для нейтрализации 0.4 моль NaOH потребуется:

$n_{\text{требуемое}}(\text{H}_2\text{SO}_4) = \frac{1}{2} \cdot n(\text{NaOH}) = \frac{1}{2} \cdot 0.4 \, \text{моль} = 0.2 \, \text{моль}$

7. Сравним доступное количество серной кислоты с требуемым:

Доступно серной кислоты: $0.1223 \, \text{моль}$

Требуется серной кислоты: $0.2 \, \text{моль}$

Так как $0.1223 \, \text{моль} < 0.2 \, \text{моль}$, доступного количества серной кислоты недостаточно для полной нейтрализации 16 г гидроксида натрия.

Ответ: Нет, раствора массой 120 г с массовой долей серной кислоты 10% недостаточно для нейтрализации 16 г гидроксида натрия.