Номер 8, страница 97 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

8. На карбонат натрия массой 106 г подействовали соляной кислотой, содержащей HCl массой 109,5 г. Определите, какое из указанных веществ взято в недостатке по отношению к другому веществу, и рассчитайте массу образовавшейся соли. Какой объем (н. у.) газа при этом выделится?

Дано:

$m(Na_2CO_3) = 106$ г

$m(HCl) = 109,5$ г

Найти:

Вещество в недостатке - ?

$m(соли)$ - ?

$V(газа)$ (н. у.) - ?

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции взаимодействия карбоната натрия с соляной кислотой:

$Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2\uparrow$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в реакции:

$M(Na_2CO_3) = 2 \cdot Ar(Na) + Ar(C) + 3 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 23 + 12 + 3 \cdot 16 = 106$ г/моль

$M(HCl) = Ar(H) + Ar(Cl) = 1 + 35.5 = 36.5$ г/моль

$M(NaCl) = Ar(Na) + Ar(Cl) = 23 + 35.5 = 58.5$ г/моль

3. Найдем количество вещества (в молях) для каждого из реагентов по формуле $n = m/M$:

$n(Na_2CO_3) = \frac{106 \text{ г}}{106 \text{ г/моль}} = 1$ моль

$n(HCl) = \frac{109,5 \text{ г}}{36,5 \text{ г/моль}} = 3$ моль

Определение, какое из указанных веществ взято в недостатке по отношению к другому веществу

Согласно уравнению реакции, на 1 моль карбоната натрия ($Na_2CO_3$) требуется 2 моль соляной кислоты ($HCl$).

У нас есть 1 моль $Na_2CO_3$. Для полной реакции с этим количеством потребуется $1 \text{ моль} \cdot 2 = 2$ моль $HCl$.

По условию задачи, у нас есть 3 моль $HCl$, что больше, чем требуется для реакции (3 моль > 2 моль). Следовательно, соляная кислота находится в избытке, а карбонат натрия — в недостатке. Все дальнейшие расчеты продуктов реакции следует вести по веществу, находящемуся в недостатке, то есть по $Na_2CO_3$.

Ответ: В недостатке взят карбонат натрия ($Na_2CO_3$).

Расчет массы образовавшейся соли

Соль, образующаяся в результате реакции, — это хлорид натрия ($NaCl$). По уравнению реакции, из 1 моль $Na_2CO_3$ образуется 2 моль $NaCl$.

Так как в реакцию вступает 1 моль $Na_2CO_3$ (вещество в недостатке), то количество образовавшегося хлорида натрия будет:

$n(NaCl) = 2 \cdot n(Na_2CO_3) = 2 \cdot 1 \text{ моль} = 2$ моль

Теперь рассчитаем массу соли по формуле $m = n \cdot M$:

$m(NaCl) = n(NaCl) \cdot M(NaCl) = 2 \text{ моль} \cdot 58,5 \text{ г/моль} = 117$ г

Ответ: Масса образовавшейся соли составляет 117 г.

Расчет объема (н. у.) выделившегося газа

Газ, выделяющийся в реакции, — это углекислый газ ($CO_2$). Согласно уравнению реакции, из 1 моль $Na_2CO_3$ выделяется 1 моль $CO_2$.

Количество вещества выделившегося углекислого газа равно количеству вещества прореагировавшего карбоната натрия:

$n(CO_2) = n(Na_2CO_3) = 1$ моль

Объем газа при нормальных условиях (н. у.) рассчитывается по формуле $V = n \cdot V_m$, где $V_m$ — молярный объем газа, равный 22,4 л/моль.

$V(CO_2) = n(CO_2) \cdot V_m = 1 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 22,4$ л

Ответ: Выделится 22,4 л газа.