Дано:
- Объем раствора NaOH V_NaOH = 200 мл = 0.2 л
- Концентрация раствора NaOH C_NaOH = 5%
- Плотность раствора NaOH ρ_NaOH = 1.05 г/мл
- Объем раствора HNO3 V_HNO3 = 100 мл = 0.1 л
- Концентрация раствора HNO3 C_HNO3 = 10%
- Плотность раствора HNO3 ρ_HNO3 = 1.07 г/мл
Найти:
1. Среду полученного раствора (кислая, нейтральная или щелочная).
2. Массовую долю NaNO3 в полученном растворе.
Решение:
1. Найдем массу гидроксида натрия в растворе:
m_NaOH = C_NaOH * V_NaOH * ρ_NaOH = 0.05 * 0.2 л * 1050 г/л = 10.5 г.
2. Найдем массу азотной кислоты в растворе:
m_HNO3 = C_HNO3 * V_HNO3 * ρ_HNO3 = 0.10 * 0.1 л * 1070 г/л = 10.7 г.
3. Запишем уравнение реакции между NaOH и HNO3:
NaOH + HNO3 → NaNO3 + H2O.
4. Определим количество молей NaOH и HNO3:
Молярная масса NaOH ≈ 23 + 16 + 1 = 40 г/моль.
n_NaOH = m_NaOH / M_NaOH = 10.5 г / 40 г/моль ≈ 0.2625 моль.
Молярная масса HNO3 ≈ 14 + 16*3 + 1 = 63 г/моль.
n_HNO3 = m_HNO3 / M_HNO3 = 10.7 г / 63 г/моль ≈ 0.1698 моль.
5. Определим, какой реагент является лимитирующим:
По уравнению реакции видно, что 1 моль NaOH реагирует с 1 моль HNO3. Следовательно, лимитирующим реагентом является HNO3, так как его количество меньше.
6. Рассчитаем количество образовавшегося NaNO3:
Так как на 1 моль HNO3 образуется 1 моль NaNO3:
n_NaNO3 = n_HNO3 = 0.1698 моль.
7. Найдем массу NaNO3:
Молярная масса NaNO3 ≈ 23 + 14 + 16*3 = 85 г/моль.
m_NaNO3 = n_NaNO3 * M_NaNO3 = 0.1698 моль * 85 г/моль ≈ 14.43 г.
8. Найдем общую массу полученного раствора:
m_total = m_NaOH + m_HNO3 = 10.5 г + 10.7 г = 21.2 г.
Добавим массу воды, образующейся в реакции. Масса воды равна массе реагентов, вычтя массу NaNO3:
m_water = m_NaOH + m_HNO3 - m_NaNO3 = 21.2 г - 14.43 г ≈ 6.77 г.
Общая масса раствора:
m_solution = m_NaNO3 + m_water = 14.43 г + 6.77 г ≈ 21.2 г.
9. Теперь найдем массовую долю NaNO3 в полученном растворе:
w_NaNO3 = (m_NaNO3 / m_solution) * 100% = (14.43 г / 21.2 г) * 100% ≈ 68.0%.
10. Определим среду полученного раствора:
Поскольку оставшийся NaOH не был полностью использован, а его количество больше, чем количество HNO3, раствор будет щелочным.
Ответ:
Среда полученного раствора - щелочная, массовая доля NaNO3 составляет примерно 68.0%.