Для решения данной задачи нам нужно будет вычислить объем раствора соляной кислоты (HCl) с массовой долей 15%, который потребуется для реакции с гидроксидом натрия (NaOH). Процедура включает несколько шагов.
Шаг 1: Найти количество вещества NaOH
Сначала найдем число молей гидроксида натрия. Для этого используем формулу:
[
n = \frac{m}{M}
]
где:
- ( n ) — число молей,
- ( m ) — масса вещества (в граммах),
- ( M ) — молярная масса вещества (в граммах на моль).
Молярная масса NaOH:
- Натрий (Na) = 23 г/моль
- Кислород (O) = 16 г/моль
- Водород (H) = 1 г/моль
Таким образом, молярная масса NaOH:
[
M_{NaOH} = 23 + 16 + 1 = 40 , \text{г/моль}
]
Теперь подставим значения в формулу:
[
n_{NaOH} = \frac{8 , \text{г}}{40 , \text{г/моль}} = 0.2 , \text{моль}
]
Шаг 2: Найти необходимое количество HCl для реакции
Реакция между NaOH и HCl происходит по следующему уравнению:
[
NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O
]
Из уравнения видно, что 1 моль NaOH реагирует с 1 моль HCl. Значит, нам нужно 0.2 моль HCl:
[
n_{HCl} = 0.2 , \text{моль}
]
Шаг 3: Вычислить массу HCl, необходимую для реакции
Молярная масса HCl:
- Водород (H) = 1 г/моль
- Хлор (Cl) = 35.5 г/моль
Таким образом, молярная масса HCl:
[
M_{HCl} = 1 + 35.5 = 36.5 , \text{г/моль}
]
Теперь можем найти массу HCl:
[
m_{HCl} = n_{HCl} \times M_{HCl} = 0.2 , \text{моль} \times 36.5 , \text{г/моль} = 7.3 , \text{г}
]
Шаг 4: Найти объем раствора HCl
Теперь, используя массовую долю, найдем объем раствора с массовой долей 15%:
- Массовая доля (w) = (\frac{m_{solute}}{m_{solution}} = 0.15)
Пусть ( V ) — объем раствора, а его плотность равна 1.07 г/см³. Тогда масса раствора будет равна:
[
m_{solution} = \rho \cdot V = 1.07 , \text{г/см}^3 \cdot V
]
Теперь выразим массу HCl через массу раствора:
[
7.3 , \text{г} = 0.15 \cdot m_{solution}
]
Подставим выражение для массы раствора:
[
7.3 = 0.15 \cdot (1.07 \cdot V)
]
Теперь найдем ( V ):
[
7.3 = 0.1605 \cdot V
]
[
V = \frac{7.3}{0.1605} \approx 45.5 , \text{см}^3
]
Ответ
Чтобы провести реакцию с 8 граммами гидроксида натрия, потребуется примерно 45.5 см³ раствора соляной кислоты с массовой долей 15%.
