Chemia- roztwory (reakcja zobojętniania)

Zadanie 1
Do 100 cm3  wodnego roztworu wodorotlenku sodu dodano 90 cm3 kwasu solnego o stężeniu 0,2 mol/dm3 i otrzymano roztwór o odczynie obojętnym. Oblicz stężenie molowe badanego roztworu wodorotlenku sodu. 


Dane: 
-Vr NaOH= 100 cm3 = 0,1 dm3    
  
-Vr HCl= 90 cm3 = 0,09  

-cm HCl= 0,2 mol/dm3  
-cm NaOH= ? 

Wzór: 
     

Rozwiązanie:
Rozwiązywanie zadań, które opisują reakcje zachodzące w roztworach, zawsze należy rozpoczynać od zapisania równania reakcji chemicznej, w celu ustalenia liczby moli substratów i produktów. Przebieg reakcji zobojętniania, z udziałem wodorotlenku sodu i kwasu solnego, jest akurat bardzo prosty:

 NaOH + HCl → NaCl + H₂O

  
Jak wynika z równania reakcji, 1 mol wodorotlenku sodu reaguje z 1 molem kwasu solnego (stosunek molowy 1:1). A zatem liczba moli kwasu, potrzebna do zobojętnienia roztworu, równa się liczbie moli zasady. 
Obliczamy zatem n HCl z przekształconego wzoru na stężenie molowe (pamiętajmy o zamianie jednostek!):

n HCl= cm HCl * Vr HCl= 0,2 mol/dm3   * 0,09 dm3= 0,018 mola

n kwasu= n zasady  → n NaOH= 0,018 mola 

Znając liczbę moli wodorotlenku sodu możemy już łatwo obliczyć jego stężenie molowe: 

cm NaOH= 0,018 mola/ 0,1 dm3= 0,18 mol/dm3 

Odpowiedź: Stężenie molowe badanego roztworu wodorotlenku sodu wynosi 0,18 mol/dm3


Zadanie 2. 
Zmieszano 100 cm3  2-molowego roztworu H₂SO₄ z 100 cm3  9,1% roztworu NaOH o gęstości d= 1,1 g/cm3 . Zakładając, że otrzymaną solą jest wyłącznie Na₂SO₄, oblicz stężenie molowe roztworu tej soli. 

Dane: 
Vr H₂SO₄₌ 100 cm3  = 0,1 dm3

Vr NaOH= 100 cm3 = 0,1 dm3

cm H₂SO_{4= 2 mol/}dm3
cp NaOH= 9,1%      d NaOH= 1,1 g/cm3 = 1,1 g/ 0,001 dm3 = 1100 g/dm3 
cm  Na₂SO<sub>4= ? 

M NaOH= 40 g/mol


Wzory:</sub> 

                 

                       

Rozwiązanie: 
Po zmieszaniu kwasu i zasady zachodzi reakcja: 

H₂SO₄ +  2 NaOH → Na₂SO_{4 + 2} H₂O 

Następnie obliczamy liczbę moli substratów: 

n H₂SO_{4 = 0,1 dm}3 * 2mol/dm3 = 0,2 mola 

Aby dowiedzieć się ile moli NaOH rzeczywiście przereagowało z kwasem, powinniśmy wykorzystać przekształcony wzór na gęstość i stężenie procentowe. Najpierw obliczamy masę roztworu wodorotlenku: 

mr NaOH = d * Vr = 1100 g/dm3 * 0,1 dm3 = 110 g 

Masę roztworu następnie podstawiamy do wzoru na stężenie procentowe, tym sposobem obliczymy masę samej substancji rozpuszczonej w roztworze:

ms NaOH= mr * cp/ 100%= 110 g * 9,1% / 100%= 10,01 g 

Masę substancji podstawiamy do wzoru na liczbę moli substancji: 

n NaOH= 10,01 g / 40 g/mol= 0,25 mola

Z równania reakcji wynika, że kwas i zasada reagują ze sobą w stosunku 1:2. Zgodnie z zasadą proporcji, aby substraty przereagowały ze sobą całkowicie, w roztworze powinno znajdować się 0,2 mola H₂SO_{4 i 0,4 mola NaOH. W roztworze jest więc nadmiar}  H₂SO_{4. O ilości otrzymanego} Na₂SO_{4  decyduje zatem ilość moli NaOH, jaka rzeczywiście przereaguje z kwasem. Z reakcji widać, że:} 

2 mole NaOH         -  1 mol  Na₂SO_{4 
0,25 mola NaOH   -   0,125 mola} Na₂SO₄

Przy obliczaniu stężenia powstałej soli, sumujemy objętości obu zmieszanych roztworów, czyli 

V'= Vr kwasu + Vr zasady=   0,1 dm3 +  0,1 dm3= 0,2 dm3

więc:   cm Na₂SO₄= 0,125 mola/ 0,2 dm3 = 0,625 mol/ dm3 

Odpowiedź: Stężenie molowe otrzymanego  Na₂SO_{4  wynosi} 0,625 mol/ dm3