Прореагировали P и O2; m(P) = 6,2 г, V(O2) = 3,36 л. Полученное в-во растворили в 100 г 20%-ного NaOH. Найти w(NaOH) в конечном р-ре.
Давайте разберем задачу пошагово, чтобы найти массовую долю NaOH в конечном растворе.
Дано:
- Прореагировали вещества: P и O₂
- Молярная масса (m) вещества P: 6,2 г/моль
- Объем O₂: 3,36 л
- Масса NaOH, использованная для растворения: 100 г
- Концентрация NaOH: 20% (по массе)
Цель:
Найти массовую долю NaOH в конечном растворе, то есть w(NaOH), представляющую собой отношение массы NaOH к суммарной массе раствора.
Шаг 1. Определим количество вещества O₂
Объем O₂ \(V_{O_2} = 3,36 \text{ л}\).
Для вычисления количества вещества по объему используем молярный объем газа при нормальных условиях:
\[ V_m = 22,4 \text{ л/моль} \]
Тогда количество вещества \( n_{O_2} \): \[ n_{O_2} = \frac{V_{O_2}}{V_m} = \frac{3,36}{22,4} = 0,15 \text{ моль} \]
Шаг 2. Определяем массу вещества P
Масса вещества P (заданная): 6,2 г
Молярная масса \( M_P \): 6,2 г/моль
Тогда количество вещества P: \[ n_P = \frac{m_P}{M_P} = \frac{6,2}{6,2} = 1 \text{ моль} \]
Шаг 3. Степень реакции и уравнение реакции
Задача предполагает, что происходит реакция между P и O₂.
Типичная реакция:
\[
4 P + 3 O_2 \rightarrow 2 P_2O_3
\]
или другая их связь, но в условии конкретная реакция не указана.
Но при данных молярных соотношениях, к примеру, если считать, что P реагирует с O₂, то по закону сохранения молей, соотношение P и O₂ при реакции — 4:3.
Количество O₂ — 0,15 моль, а количество P — 1 моль. Следовательно, O₂ — в избытке или в недостатке?
Поскольку \( n_P \) больше \( (4/3) \times n_{O_2} \):
\[ (4/3) \times 0,15 = 0,2 \text{ моль} \]
Но \( n_P = 1 \text{ моль} \) — значит, есть избыток P, O₂ — ограничитель.
Шаг 4. Реакция — расчет продукта
Для практических целей, важна реакция между P и NaOH.
Шаг 5. Растворение NaOH и расчет w(NaOH)
Из условия:
- Растворяют 100 г 20%-ного NaOH
- Объем раствора не задан, рассмотрим массу и концентрацию.
Масса NaOH:
\[
w_{NaOH} = 100 \text{ г}
\]
Масса воды в растворе:
\[
m_{H_2O} = 100 \text{ г} - 20\% \times 100 \text{ г} = 100 - 20 = 80 \text{ г}
\]
Общий вес раствора: 100 г (дано).
Итог: Массовая доля NaOH в растворе
Массовая доля:
\[
w(\text{NaOH}) = \frac{m_{NaOH}}{m_{раствора}} \times 100\%
\]
Подставляем:
\[
w(\text{NaOH}) = \frac{100 \text{ г}}{100 \text{ г}} \times 100\% = 100\%
\]
Но поскольку NaOH — 20% по массе, то фактическая масса NaOH — 20 г. Тогда:
\[ w(\text{NaOH}) = \frac{20 \text{ г}}{100 \text{ г}} \times 100\% = 20\% \]
Ответ:
Массовая доля NaOH в конечном растворе — 20%.
