Для расчета массы воды, образующейся при взаимодействии гидроксида натрия (NaOH) и серной кислоты (H₂SO₄), сначала необходимо написать уравнение реакции:
\[ 2 \text{NaOH} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2 \text{H}_2\text{O} \]
Теперь рассмотрим, какие количества реагентов участвуют в реакции.
Рассчитаем количество вещества (моли) каждой из субстанций:
- Водородный атом (H) в NaOH = 1 г/моль.
- Молярная масса NaOH = 23 (Na) + 16 (O) + 1 (H) = 40 г/моль.
- Молярная масса H₂SO₄ = 2(1) + 32 (S) + 4(16) = 98 г/моль.
Для NaOH: \[ n(\text{NaOH}) = \frac{m(\text{NaOH})}{M(\text{NaOH})} = \frac{20 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0.5 \text{ моль} \]
Для H₂SO₄: \[ n(\text{H}_2\text{SO}_4) = \frac{m(\text{H}_2\text{SO}_4)}{M(\text{H}_2\text{SO}_4)} = \frac{49 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} = 0.5 \text{ моль} \]
Смотрим по уравнению реакции: Реакция показывает, что 2 моль NaOH реагируют с 1 моль H₂SO₄. Следовательно, для 0.5 моль H₂SO₄ потребуется 1 моль NaOH. У нас имеется 0.5 моль NaOH, поэтому NaOH является лимитирующим реагентом.
Находим количество воды, образующейся в реакции: По уравнению реакции, 2 моль NaOH образуют 2 моль воды. Таким образом: \[ n(\text{H}_2\text{O}) = 0.5 \text{ моль NaOH} \rightarrow 0.5 \text{ моль H}_2\text{O} \]
Молярная масса воды (H₂O) = 2(1) + 16 = 18 г/моль.
Теперь находим массу воды: \[ m(\text{H}_2\text{O}) = n(\text{H}_2\text{O}) \times M(\text{H}_2\text{O}) = 0.5 \text{ моль} \times 18 \text{ г/моль} = 9 \text{ г} \]
Таким образом, масса воды, образующейся при взаимодействии 20 г гидроксида натрия и 49 г серной кислоты, составляет 9 г.
