Question

К раствору, полученному при добавлении 2,3 г натрия к 100 мл воды, прилили 100 мл 30%-ного раствора азотной кислоты (ρ = 1,18 г/мл). Определите массовую долю соли в конечном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Accepted Answer

Answer

Идея решения: натрий реагирует с водой, образуя гидроксид натрия и водород; затем гидроксид нейтрализуется азотной кислотой с образованием нитрата натрия; по стехиометрии определяем количество соли и массу конечного раствора.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2 ^}$$

$$\ce{NaOH + HNO3 -> NaNO3 + H2O}$$

**Расчёты:**

1) Вычислим количество натрия:

$$n(\ce{Na}) = \frac{m(\ce{Na})}{M(\ce{Na})} = \frac{2{,}3}{23} = 0{,}1 	ext{ моль}$$

2) По первому уравнению количество образовавшегося гидроксида натрия равно количеству натрия:

$$n(\ce{NaOH}) = n(\ce{Na}) = 0{,}1 	ext{ моль}$$

3) Найдём массу и количество азотной кислоты в растворе:

$$m_{	ext{р-ра}}(\ce{HNO3}) = ho_{	ext{р-ра}} \cdot V_{	ext{р-ра}} = 1{,}18 \cdot 100 = 118 	ext{ г}$$

$$m(\ce{HNO3}) = m_{	ext{р-ра}}(\ce{HNO3}) \cdot \omega(\ce{HNO3}) = 118 \cdot 0{,}3 = 35{,}4 	ext{ г}$$

$$n(\ce{HNO3}) = \frac{m(\ce{HNO3})}{M(\ce{HNO3})} = \frac{35{,}4}{63} = 0{,}562 	ext{ моль}$$

4) Определим лимитирующий реагент во второй реакции. Сравним мольные отношения:

$$\frac{n(\ce{NaOH})}{1} = 0{,}1; \quad \frac{n(\ce{HNO3})}{1} = 0{,}562$$

Так как $0{,}1 < 0{,}562$, гидроксид натрия находится в недостатке. Расчёты ведём по нему.

5) Количество образовавшегося нитрата натрия:

$$n(\ce{NaNO3}) = n(\ce{NaOH}) = 0{,}1 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{NaNO3}) = n(\ce{NaNO3}) \cdot M(\ce{NaNO3}) = 0{,}1 \cdot 85 = 8{,}5 	ext{ г}$$

6) Вычислим массу водорода, выделившегося в первой реакции:

$$n(\ce{H2}) = \frac{n(\ce{Na})}{2} = \frac{0{,}1}{2} = 0{,}05 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{H2}) = n(\ce{H2}) \cdot M(\ce{H2}) = 0{,}05 \cdot 2 = 0{,}1 	ext{ г}$$

7) Найдём массу конечного раствора. Масса воды:

$$m(\ce{H2O}) = ho(\ce{H2O}) \cdot V(\ce{H2O}) = 1 \cdot 100 = 100 	ext{ г}$$

Общая масса конечного раствора:

$$m_{	ext{конечн.}}(	ext{р-ра}) = m(\ce{Na}) + m(\ce{H2O}) + m_{	ext{р-ра}}(\ce{HNO3}) - m(\ce{H2})$$

$$m_{	ext{конечн.}}(	ext{р-ра}) = 2{,}3 + 100 + 118 - 0{,}1 = 220{,}2 	ext{ г}$$

8) Массовая доля нитрата натрия в конечном растворе:

$$\omega(\ce{NaNO3}) = \frac{m(\ce{NaNO3})}{m_{	ext{конечн.}}(	ext{р-ра})} = \frac{8{,}5}{220{,}2} = 0{,}0386 = 3{,}86\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии