Mieszanie roztworów mocnych kwasów i zasad – zadania

29 kwietnia 2013   Obliczenia chemiczne, Obliczenia stechiometryczne, Stężenie procentowe

Zadanie nr 1

Do 100 cm3 10 % roztworu kwasu solnego HCl o gęstości 1,01 g/cm3 wprowadzono 50 cm3 10 % roztworu wodorotlenku sodu NaOH o gęstości równej 1 g/cm3. Jaki odczyn posiadać będzie otrzymany roztwór?

C_{\%}=\frac{m_{s}}{m_{r}}100\%

C% [%] – stężenie procentowe, wyrażone w procentach wagowych
ms [g] – masa substancji rozpuszczonej wyrażona w gramach
mr [g] – masa roztworu wyrażona w gramach

Przekształcenia wzoru

m_{s}=\frac{C_{\%} \cdot m_{r}}{100\%}
m_{r}=\frac{m_{s}}{C_{\%}} 100\%

\rho=\frac{m_{r}}{V_{r}} \quad [\frac{g}{cm^{3}}]

ρ [g/cm3] – gęstość roztworu wyrażona w gramach znajdujących się w 1 cm3 roztworu
mr [g] – masa roztworu wyrażona w gramach
Vr [cm3] – objętość roztworu wyrażona w cm3

Przekształcenia wzoru

m_{r}=\rho \cdot V_{r}
V_{r}=\frac{m_{r}}{\rho}

M=\frac{m}{n} \quad [\frac{g}{mol}]

M [g/mol] – masa molowa substancji wyrażona w gramach przypadających na 1 mol substancji
m [g] – masa substancji wyrażona w gramach
n [mol] – liczba moli substancji

Przekształcenia wzoru

m=n \cdot M
n=\frac{m}{M}

Dane:

  • C% = 10 %
  • ρHCl = 1,01 g/cm3
  • ρNaOH = 1,00 g/cm3
  • VHCl = 100 cm3
  • VNaOH = 50 cm3
  • MHCl = 36,46 g/mol
  • MNaOH = 40,00 g/mol

Rozwiązanie

Dodanie do roztworu mocnego i całkowicie zdysocjowanego kwasu, roztworu mocnej i całkowicie zdysocjowanej zasady, skutkuje powstaniem odpowiedniej soli wg reakcji zobojętniania:

HCl + NaOH → NaCl + H2O

W przypadku zmieszania roztworu kwasu solnego i wodorotlenku sodu powstaje chlorek sodu, znany powszechnie jako sól kuchenna.

Aby ocenić odczyn otrzymanego roztworu konieczne jest poznanie ilości moli kwasu i zasady, oraz określenie, który związek występuje w nadmiarze.

Liczba moli substancji zostanie obliczona na podstawie wzorów na stężenie procentowe, gęstość roztworu i masę molową.

n=\frac{m}{M}
m_{s}=\frac{C_{\%} \cdot m_{r}}{100\%}
m_{r}=\rho \cdot V_{r}

Obliczenia dla kwasu solnego

m_{r}=\rho \cdot V_{r}=1,01 \cdot 100=101 g
[g = \frac{g} {cm^{3}} \cdot cm^{3}]

m_{s}=\frac{C_{\%} \cdot m_{r}}{100\%}=\frac{10\% \cdot 101g}{100\%}=10,1 g

n=\frac{m}{M}=\frac{10,1}{36,46}=0,28 mol
[mol=\frac{g}{\frac{g}{mol}}=\frac{g \cdot mol}{g}]

Obliczenia dla wodorotlenku sodu

m_{r}=\rho \cdot V_{r}=1,00 \cdot 50=50 g
[g = \frac{g} {cm^{3}} \cdot cm^{3}]

m_{s}=\frac{C_{\%} \cdot m_{r}}{100\%}=\frac{10\% \cdot 50g}{100\%}=5,0 g

n=\frac{m}{M}=\frac{5}{40}=0,125 mol
[mol=\frac{g}{\frac{g}{mol}}=\frac{g \cdot mol}{g}]

Roztwór kwasu solnego zawierał 0,28 mola cząsteczek HCl, natomiast roztwór wodorotlenku sodu zawierał 0,125 mola NaOH. Zatem po przereagowaniu 0,125 mola obu substancji w roztworze pozostało 0,155 mola kwasu solnego.

Odpowiedź

W wyniku reakcji zobojętniania zachodzącej pomiędzy kwasem solnym i wodorotlenkiem sodu, w wyniku której powstaje rozpuszczalna w wodzie sól – chlorek sodu, w roztworze powstał nadmiar kwasu solnego w ilości 0,155 mola. Roztwór ten posiada odczyn kwaśny.

, ,