Номер 5, страница 7 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Дано:

Масса раствора азотной кислоты ($m_{\text{р-ра } \text{HNO}_3}$) = $200 \text{ г}$

Массовая доля азотной кислоты ($\omega_{\text{HNO}_3}$) = $5\% = 0.05$

Масса гидроксида бария ($m_{\text{Ba(OH)}_2}$) = $17.1 \text{ г}$

Перевод в СИ:

Масса раствора азотной кислоты ($m_{\text{р-ра } \text{HNO}_3}$) = $0.2 \text{ кг}$

Массовая доля азотной кислоты ($\omega_{\text{HNO}_3}$) = $0.05$ (безразмерная величина)

Масса гидроксида бария ($m_{\text{Ba(OH)}_2}$) = $0.0171 \text{ кг}$

Найти:

Достаточно ли раствора азотной кислоты для нейтрализации гидроксида бария?

Решение:

Для определения достаточности раствора азотной кислоты необходимо провести стехиометрические расчеты. В первую очередь, запишем уравнение реакции нейтрализации гидроксида бария азотной кислотой.

1. Уравнение реакции

Гидроксид бария — сильное основание с формулой $\text{Ba(OH)}_2$. Азотная кислота — сильная кислота с формулой $\text{HNO}_3$. Реакция нейтрализации приводит к образованию соли (нитрата бария) и воды:

$\text{Ba(OH)}_2 + 2\text{HNO}_3 \rightarrow \text{Ba(NO}_3)_2 + 2\text{H}_2\text{O}$

Из уравнения видно, что 1 моль гидроксида бария реагирует с 2 молями азотной кислоты.

2. Расчет количества вещества гидроксида бария

Рассчитаем молярную массу гидроксида бария ($\text{Ba(OH)}_2$), используя приближенные атомные массы: $\text{Ba} \approx 137 \text{ г/моль}$, $\text{O} \approx 16 \text{ г/моль}$, $\text{H} \approx 1 \text{ г/моль}$.

$M_{\text{Ba(OH)}_2} = M_{\text{Ba}} + 2 \cdot M_{\text{O}} + 2 \cdot M_{\text{H}} = 137 + 2 \cdot 16 + 2 \cdot 1 = 137 + 32 + 2 = 171 \text{ г/моль}$

Теперь рассчитаем количество вещества гидроксида бария ($n_{\text{Ba(OH)}_2}$):

$n_{\text{Ba(OH)}_2} = \frac{m_{\text{Ba(OH)}_2}}{M_{\text{Ba(OH)}_2}} = \frac{17.1 \text{ г}}{171 \text{ г/моль}} = 0.1 \text{ моль}$

3. Расчет необходимого количества вещества азотной кислоты

Согласно стехиометрическому соотношению из уравнения реакции, для нейтрализации 0.1 моль $\text{Ba(OH)}_2$ требуется в два раза больше молей $\text{HNO}_3$:

$n_{\text{HNO}_3 \text{ (необх.)}} = 2 \cdot n_{\text{Ba(OH)}_2} = 2 \cdot 0.1 \text{ моль} = 0.2 \text{ моль}$

4. Расчет доступного количества вещества азотной кислоты

Сначала найдем массу чистой азотной кислоты в растворе:

$m_{\text{HNO}_3 \text{ (доступная)}} = m_{\text{р-ра } \text{HNO}_3} \cdot \omega_{\text{HNO}_3} = 200 \text{ г} \cdot 0.05 = 10 \text{ г}$

Теперь рассчитаем молярную массу азотной кислоты ($\text{HNO}_3$), используя приближенные атомные массы: $\text{H} \approx 1 \text{ г/моль}$, $\text{N} \approx 14 \text{ г/моль}$, $\text{O} \approx 16 \text{ г/моль}$.

$M_{\text{HNO}_3} = M_{\text{H}} + M_{\text{N}} + 3 \cdot M_{\text{O}} = 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 1 + 14 + 48 = 63 \text{ г/моль}$

Количество вещества доступной азотной кислоты ($n_{\text{HNO}_3 \text{ (доступная)}}$):

$n_{\text{HNO}_3 \text{ (доступная)}} = \frac{m_{\text{HNO}_3 \text{ (доступная)}}}{M_{\text{HNO}_3}} = \frac{10 \text{ г}}{63 \text{ г/моль}} \approx 0.1587 \text{ моль}$

5. Сравнение необходимого и доступного количеств азотной кислоты

Необходимое количество $\text{HNO}_3$ для полной нейтрализации: $0.2 \text{ моль}$

Доступное количество $\text{HNO}_3$ в растворе: $\approx 0.1587 \text{ моль}$

Так как $0.1587 \text{ моль} < 0.2 \text{ моль}$, доступного количества азотной кислоты недостаточно для полной нейтрализации 17.1 г гидроксида бария.

Ответ: Нет, раствора азотной кислоты массой 200 г с массовой долей кислоты 5% недостаточно для нейтрализации 17.1 г гидроксида бария.