Для решения задачи нам нужно определить массу натрия оксида (Na₂O), исходя из данных о массе натрия (Na) и объеме кислорода (O₂), участвующего в реакции.
Шаг 1: Определение уравнения реакции
Сначала запишем уравнение реакции между натрием и кислородом, которое приводит к образованию натрия оксида:
\[ 4 \, \text{Na} + \text{O}_2 \rightarrow 2 \, \text{Na}_2\text{O} \]
Шаг 2: Нахождение количества вещества натрия
Для нахождения количества вещества натрия (Na) используем формулу:
\[ n = \frac{m}{M} \]
где:
- \( n \) — количество вещества,
- \( m \) — масса вещества,
- \( M \) — молярная масса.
Молярная масса натрия (Na) составляет approximately 23 г/моль. Таким образом:
\[ n(\text{Na}) = \frac{4.6 \, \text{г}}{23 \, \text{г/моль}} \approx 0.2 \, \text{моль} \]
Шаг 3: Нахождение количества кислорода
Теперь найдем количество вещества кислорода (O₂). Для газа объемом 1 моль при нормальных условиях составляет 22.4 литра. Следовательно:
\[ n(\text{O}_2) = \frac{V}{22.4 \, \text{л/моль}} \]
Подставим известный объем:
\[ n(\text{O}_2) = \frac{4.48 \, \text{л}}{22.4 \, \text{л/моль}} = 0.2 \, \text{моль} \]
Шаг 4: Определение соотношения реагентов в реакции
По уравнению реакции видно, что 4 моль натрия реагируют с 1 моль кислорода, чтобы образовать 2 моли натрия оксида. Значит, для 0.2 моль натрия нам нужно:
\[ \frac{1 \, \text{моль O}_2}{4 \, \text{моль Na}} \times 0.2 \, \text{моль Na} = 0.05 \, \text{моль O}_2 \]
Такое количество кислорода у нас есть, так как мы имеем 0.2 моля O₂.
Шаг 5: Нахождение массы Na₂O
Теперь найдем количество натрия оксида, образовавшегося в результате реакции. Поскольку мы начали с 0.2 моля натрия, и согласно уравнению реакции, образуется 0.1 моль Na₂O (так как 2 моль Na₂O образуется из 4 моль Na).
Теперь посчитаем массу Na₂O:
Сначала найдем молярную массу Na₂O:
\[ M(\text{Na}_2\text{O}) = 2 \times M(\text{Na}) + M(\text{O}) = 2 \times 23 \, \text{г/моль} + 16 \, \text{г/моль} = 46 \, \text{г/моль} + 16 \, \text{г/моль} = 62 \, \text{г/моль} \]
Теперь рассчитываем массу образовавшегося Na₂O:
\[ m(\text{Na}_2\text{O}) = n(\text{Na}_2\text{O}) \times M(\text{Na}_2\text{O}) = 0.1 \, \text{моль} \times 62 \, \text{г/моль} = 6.2 \, \text{г} \]
Ответ
Таким образом, масса натрия оксида (Na₂O), образовавшегося в результате реакции, составляет:
6.2 г