1. Какая массовая доля оксида натрия в смеси с натрием была растворена в воде, если выделилось 4,48 л (н.у.) газа

Пылающий_Жар-птица

58

Задача 1:
Для решения первой части задачи, мы можем использовать закон Гей-Люссака, который гласит, что объемы газов в реакции прямо пропорциональны их коэффициентам в сбалансированном уравнении реакции. Перед тем, как приступить к решению, давайте сначала сформулируем уравнение реакции:

\[
2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2
\]

Из уравнения видно, что каждые 2 моль натрия реагируют с 2 молями воды, образуя 2 моля гидроксида натрия (NaOH) и 1 моль водорода (H2). Теперь приступим к решению.

1. Рассчитаем количество газа, выделившегося при реакции:
Из условия задачи нам известен объем газа, равный 4,48 л при нормальных условиях (н.у.). Используем уравнение состояния газа:

\[
PV = nRT
\]

где P - давление газа, V - его объем, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная, а T - абсолютная температура. Учитывая, что объем газа выражен в литрах при нормальных условиях (н.у.), давление P будет равно 1 атмосфере, а температура T будет равна 273,15 К.

\[
n = \frac{{PV}}{{RT}} = \frac{{1 \cdot 4,48}}{{0,0821 \cdot 273,15}} \approx 0,184 \text{{ моль}}
\]

Таким образом, количество газа, выделившегося при реакции, равно примерно 0,184 моль.

2. Рассчитаем количество натрия в исходной смеси:
Из уравнения реакции мы видим, что каждые 2 моля натрия реагируют с 2 молями воды. Так как количество газа, выделившегося при реакции, составляет примерно 0,184 моль, то количество натрия в исходной смеси будет равно половине этого значения:

\[
\frac{{0,184}}{2} = 0,092 \text{{ моль}}
\]

3. Рассчитаем массу оксида натрия в исходной смеси:
Так как в уравнении реакции химические вещества приведены в молях, нам необходимо перевести количество натрия из молей в граммы. Для этого воспользуемся молярной массой натрия (Na), которая равна 22,99 г/моль.

\[
m_{Na} = n_{Na} \cdot M_{Na} = 0,092 \cdot 22,99 = 2,11308 \text{{ г}}
\]

Таким образом, масса натрия в исходной смеси составляет около 2,11308 г.

4. Рассчитаем массу оксида натрия в исходной смеси:
Теперь воспользуемся массовой долей растворенного вещества (NaOH) в исходном растворе. Из условия задачи нам известно, что массовая доля равна 10%. То есть, масса NaOH составляет 10% от массы исходной смеси.

\[
m_{NaOH} = 0,1 \cdot m_{\text{{исходная смесь}}} = 0,1 \cdot (2,11308 \text{{ г}} + m_{\text{{оксида натрия}}})
\]

5. Рассчитаем массу оксида натрия:
Масса оксида натрия равна разности массы исходной смеси и массы NaOH.

\[
m_{\text{{оксида натрия}}} = m_{\text{{исходная смесь}}} - m_{NaOH}
\]

\[
m_{\text{{оксида натрия}}} = 2,11308 \text{{ г}} - 0,1 \cdot (2,11308 \text{{ г}} + m_{\text{{оксида натрия}}})
\]

\[
1,1 \cdot m_{\text{{оксида натрия}}} = 2,11308 \text{{ г}}
\]

\[
m_{\text{{оксида натрия}}} = \frac{{2,11308 \text{{ г}}}}{{1,1}} = 1,92189 \text{{ г}}
\]

Таким образом, массовая доля оксида натрия в исходной смеси составляет около 1,92189 г.

Теперь приступим к решению второй части задачи.

1. Рассчитаем мольную массу медного купороса (CuSO4 · 5H2O):
M(CuSO4 · 5H2O) = M(Cu) + M(S) + 4 · M(O) + 5 · M(H2O)

M(CuSO4 · 5H2O) = 63,55 г/моль + 32,07 г/моль + 4 · 16 г/моль + 5 · (2 · 1 г/моль + 16 г/моль)

M(CuSO4 · 5H2O) = 63,55 г/моль + 32,07 г/моль + 4 · 16 г/моль + 5 · (2 · 1 г/моль + 16 г/моль)

M(CuSO4 · 5H2O) = 63,55 г/моль + 32,07 г/моль + 64 г/моль + 5 · 18 г/моль

M(CuSO4 · 5H2O) = 63,55 г/моль + 32,07 г/моль + 64 г/моль + 90 г/моль

M(CuSO4 · 5H2O) = 249,62 г/моль

Таким образом, мольная масса медного купороса составляет около 249,62 г/моль.

2. Рассчитаем количество моль медного купороса (CuSO4 · 5H2O):
n(CuSO4 · 5H2O) = \frac{{m(CuSO4 · 5H2O)}}{{M(CuSO4 · 5H2O)}} = \frac{{50 г}}{{249,62 г/моль}} \approx 0,20025 моль

Таким образом, количество моль медного купороса составляет примерно 0,20025 моль.

3. Рассчитаем количество моль щелочи, образовавшейся после реакции:
Исходя из уравнения реакции, знаем, что каждый моль медного купороса реагирует с 2 молями щелочи (NaOH). Таким образом, количество моль щелочи будет равно удвоенному количеству моль медного купороса:

n(NaOH) = 2 \cdot n(CuSO4 · 5H2O) = 2 \cdot 0,20025 моль \approx 0,4005 моль

Таким образом, количество моль щелочи, образовавшейся после реакции, составляет примерно 0,4005 моль.

4. Рассчитаем массу щелочи:
Теперь посчитаем массу щелочи, используя полученное количество моль щелочи и молярную массу NaOH, которая равна 39,997 г/моль.

m(NaOH) = n(NaOH) \cdot M(NaOH) = 0,4005 моль \cdot 39,997 г/моль \approx 16,017 г

Таким образом, масса щелочи в полученном растворе после добавления медного купороса составляет около 16,017 г.

Надеюсь, я ответил на вашу задачу и объяснил решение шаг за шагом. Если у вас есть дополнительные вопросы, не стесняйтесь спрашивать!