Чтобы определить массу осадка, образованного при смешении раствора нитрата хрома(III) и раствора гидроксида натрия, начнем с реакции, которая происходит между этими веществами.
При реакции нитрата хрома(III) \((Cr(NO_3)_3)\) с гидроксидом натрия \((NaOH)\) образуется хромовый гидроксид \((Cr(OH)_3)\) и натрий-ионные нитират \((NaNO_3)\):
\[ Cr(NO_3)_3 + 3NaOH \rightarrow Cr(OH)_3 \downarrow + 3NaNO_3 \]
Хромовый гидроксид \((Cr(OH)_3)\) является нерастворимым в воде и выпадает в осадок.
Теперь мы можем определить количество образовавшегося осадка. Для этого воспользуемся понятиями стехиометрии и молекулярными массами:
Молекулярная масса нитрата хрома(III):
- \(Cr\) = 52.00 г/моль
- \(N\) = 14.01 г/моль (в 3 нитратах = \(3 \times 14.01\))
- \(O\) = 16.00 г/моль (в 9 оксидах = \(9 \times 16.00\))
- Общая масса \(Cr(NO_3)_3\) ≈ \(52.00 + 3 \times 14.01 + 9 \times 16.00 = 52.00 + 42.03 + 144.00 = 238.03\) г/моль
Молекулярная масса гидроксида натрия:
- \(Na\) = 22.99 г/моль
- \(O\) = 16.00 г/моль
- \(H\) = 1.01 г/моль
- Общая масса \(NaOH\) ≈ \(22.99 + 16.00 + 1.01 = 40.00\) г/моль
Теперь, рассчитаем, сколько моль каждого из реагентов у нас имеется:
Для \(Cr(NO_3)_3\): \[ \text{Количество моль} = \frac{4.76\, \text{г}}{238.03\, \text{г/моль}} \approx 0.0200\, \text{моль} \]
Для \(NaOH\): \[ \text{Количество моль} = \frac{3.60\, \text{г}}{40.00\, \text{г/моль}} \approx 0.0900\, \text{моль} \]
По уравнению реакции видно, что на 1 моль \(Cr(NO_3)_3\) требуется 3 моля \(NaOH\). Поэтому потребляемое количество \(NaOH\) составляет \(3 \times 0.0200 = 0.0600\, \text{моль}\).
Сравним доступное количество \(NaOH\) (0.0900 моль) с необходимым (0.0600 моль). Поскольку натрий-гидроксид в избытке, мы ограничены \(Cr(NO_3)_3\).
Теперь, вычислим массу образовавшегося осадка \(Cr(OH)_3\):
- Из уравнения видно, что 1 моль \(Cr(NO_3)_3\) дает 1 моль \(Cr(OH)_3\).
Следовательно, получаем 0.0200 моль \(Cr(OH)_3\).
Теперь найдем его молекулярную массу:
- Молекулярная масса \(Cr(OH)_3\):
- \(Cr\) = 52.00 г/моль
- \(O\) = 16.00 г/моль (в 3 оксидах = \(3 \times 16.00 = 48.00\))
- \(H\) = 1.01 г/моль (в 3 атомах = \(3 \times 1.01 = 3.03\))
- Общая масса \(Cr(OH)_3\) ≈ \(52.00 + 48.00 + 3.03 = 103.03\) г/моль
Теперь рассчитаем массу осадка: \[ \text{Масса осадка} = 0.0200\, \text{моль} \times 103.03\, \text{г/моль} \approx 2.06\, \text{г} \]
Таким образом, масса осадка \(Cr(OH)_3\) составляет примерно 2.06 г.