4. Кусочек металлического натрия массой 4,6 г опустили в стаканчик с 30 мл воды и, когда реакция закончилась, в стакан прилили 86 мл 20%-ного раствора серной кислоты. Какая соль и…
4. Кусочек металлического натрия массой 4,6 г опустили в стаканчик с 30 мл воды и, когда реакция закончилась, в стакан прилили 86 мл 20%-ного раствора серной кислоты. Какая соль и каким количеством вещества получилась при этом?
Давайте разберем задачу шаг за шагом, чтобы понять, что происходит в процессе реакции натрия с водой и серной кислотой.
Шаг 1: Определение реакции натрия с водой
Когда натрий (Na) помещается в воду (H₂O), он реагирует с ней с образованием гидроксида натрия (NaOH) и водорода (H₂). Уравнение реакции выглядит следующим образом:
\[ 2 \text{Na} + 2 \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2 \text{NaOH} + \text{H}_2 \]
Это означает, что на каждые 2 моля натрия, которые мы добавляем, образуется 2 моля гидроксида натрия и 1 моль водорода.
Шаг 2: Определение количества молей натрия
Сначала найдем количество молей натрия в 4,6 г. Для этого нужно использовать молярную массу натрия (Na), которая составляет примерно 23 г/моль.
\[ n(\text{Na}) = \frac{m(\text{Na})}{M(\text{Na})} = \frac{4,6 \text{ г}}{23 \text{ г/моль}} \approx 0,2 \text{ моль} \]
Шаг 3: Определение количества NaOH
Теперь посмотрим, сколько NaOH получится из этой реакции. Из уравнения реакции видно, что количество моль NaOH будет равно количеству моль Na.
Поскольку у нас 0,2 моль натрия, после реакции с водой получится:
\[ n(\text{NaOH}) = n(\text{Na}) = 0,2 \text{ моль} \]
Шаг 4: Реакция NaOH с серной кислотой
Теперь добавим 86 мл 20%-ного раствора серной кислоты (H₂SO₄). Сначала найдем массу H₂SO₄ в этом растворе:
Определим массу раствора:
- Плотность 20%-ного раствора серной кислоты примерно 1,06 г/мл (приблизительная величина).
- Масса раствора = Объем × Плотность = 86 мл × 1,06 г/мл ≈ 91 г.
Найдем массу H₂SO₄ в растворе:
- Масса H₂SO₄ = 20% от массы раствора = 0,2 × 91 г ≈ 18,2 г.
Теперь найдем количество молей H₂SO₄, используя его молярную массу (составляет примерно 98 г/моль):
\[ n(\text{H}_2\text{SO}_4) = \frac{m(\text{H}_2\text{SO}_4)}{M(\text{H}_2\text{SO}_4)} = \frac{18,2 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} \approx 0,185 \text{ моль} \]
Шаг 5: Реакция NaOH с H₂SO₄
Теперь нужно рассмотреть реакцию нейтрализации между NaOH и H₂SO₄:
\[ 2 \text{NaOH} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2 \text{H}_2\text{O} \]
Из уравнения видно, что на 2 моль NaOH требуется 1 моль H₂SO₄. Поэтому:
- Для 0,2 моль NaOH нужно \( \frac{0,2}{2} = 0,1 \) моль H₂SO₄.
Сравним количество H₂SO₄ и NaOH, чтобы узнать, какое вещество является лимитирующим:
- У нас есть 0,185 моль H₂SO₄, но нужно только 0,1 моль для реагирования с 0,2 моль NaOH. Таким образом, NaOH будет полностью использован, а H₂SO₄ останется в избытке.
Шаг 6: Определение количества получившейся соли
При расщеплении реакции мы получаем 0,1 моль Na₂SO₄ (соли), так как на 1 моль H₂SO₄ образуется 1 моль Na₂SO₄.
Итоговый ответ
При проведении описанных реакций была получена сера (IV) натрия (Na₂SO₄) в количестве 0,1 моль.
