В распоряжении школьника имелся водный раствор вещества X и водный раствор вещества Y Опустив в эти растворы универсальные индикаторные бумаги, мальчик обнаружил, что они окрасились в следующие цвета:
Добавление раствора X к раствору Y привело к интенсивному выделению газа тяжелее воздуха, не имеющего цвета и запаха; в растворе при этом осталось только бинарное соединение Z, кристаллизующееся в виде кристаллов кубической формы. Это вещество в количествах до нескольких килограммов можно найти почти в каждом домохозяйстве.
Запишите формулу вещества X.
Запишите формулу вещества Y.
Известно, что концентрация раствора X составляла 0.05 моль/л, а Y 0.1 М. Во сколько раз объём добавленного раствора X превышает объём раствора Y?
Ответ
Поскольку индикаторная бумага в растворе X окрасилась в красный цвет, это означает, что раствор X имеет сильно кислое значение pH. Это может быть связано с присутствием кислоты, такой как соляная кислота (HCl).
Индикаторная бумага в растворе Y окрасилась в синий цвет, что указывает на сильно основное значение pH. Это может быть связано с присутствием щелочи, такой как гидроксид натрия (NaOH).
Выделение газа тяжелее воздуха, не имеющего цвета и запаха, может быть связано с образованием углекислого газа (CO2) или хлороводорода (HCl). Однако, поскольку в растворе осталось только бинарное соединение Z, кристаллизующееся в виде кристаллов кубической формы, это может указывать на образование соли, такой как хлорид натрия (NaCl).
Следовательно, формула вещества X может быть HCl, а формула вещества Y — NaOH.
Реакция между HCl и NaOH может быть записана как:
HCl + NaOH → NaCl + H2O
Поскольку концентрация раствора X составляла 0.05 моль/л, а концентрация раствора Y — 0.1 М, это означает, что количество молей HCl и NaOH, необходимое для реакции, равно.
Поскольку соотношение моль HCl и NaOH в реакции равно 1:1, это означает, что количество молей HCl, необходимое для реакции, равно количеству молей NaOH.
Объем раствора X, необходимый для реакции, можно рассчитать по формуле:
V = n / C
где V — объем раствора, n — количество молей, C — концентрация раствора.
Для раствора X:
V_X = n_HCl / C_X = n_HCl / 0.05
Для раствора Y:
V_Y = n_NaOH / C_Y = n_NaOH / 0.1
Поскольку количество молей HCl и NaOH равно, мы можем приравнять V_X и V_Y:
V_X / V_Y = (n_HCl / 0.05) / (n_NaOH / 0.1) = 0.05 / 0.1 = 0.5
Следовательно, объем добавленного раствора X в 2 раза превышает объем раствора Y.