Question

În 99,77 g apă se pun 0,23 g sodiu metalic (ANa=23). Dacă se consideră densitatea soluţiei rezultate 1 g/mL, concentraţia molară a soluţiei este:
A) 1,1 M
B) 0,1 M
C) 2 M
D) 5 M
E) 10 M
F) 1 M

Answer 1

Răspuns: Părerea mea este:

Știm că Na este un metal foarte reactiv și ca atare va reacționa violent cu o cantitate de H₂O, cu formare de NaOH, care se va dizolva în cantitatea de apă nereacționată  și cu formare de H₂ gaz.

Deci, nu vom considera că obținem o soluție cu masa egală cu suma dintre 99,77 g apă și 0,23 g de sodiu, fiindcă NaOH este solvatul, chiar dacă prin calcule ajungem la o masă de soluție de NaOH, egală cu 100g!!! Vezi explicațiile de ai jos.

Pentru a ajunge la concentrația molară a soluției de NaOH, rezultat din 0,23 g de Na parcurgem în ordine etapele de calcul:

a) Calculăm masa de apă, X și masa de NaOH , Y din reacția cu 0,23 g de Na, considerând din enunț, că avem Na pur. Avem un calcul stoechiometric.

m:  0,23 g............X.................Y

     Na         + H₂O   =        NaOH  +1/2 H₂ gaz

A/M: 23 g/mol...18g/mol.......40g/mol

X =0,23 g.18 g/mol/23 g/mol=0,18 g apă reacționată

Y=0,23 g.40 g/mol /23 g/mol=0,40 g de NaOH format din 0,23 g de Na

b) Calculăm masa de apă în exces (Z):

Z exces de apă=99,77 g - Xg apă reacționată=99,77-0,18=99,59 g

c) Calculăm masa soluției și volumul soluției de NaOH formate, cu densitatea (d)=1g/mL:

ms = md (Y)NaOH + Z apă

ms=0,40 g NaOH + 99,59 g H₂O=99,99 g soluție NaOH

d=ms/Vs=1g/mL, Vs=ms/d

Vs=99,99 g soluție/1 g/mL=99,99 mL soluție

c)Calculăm concentrația molară  a soluție de NaOH, cu relația matematică:

CM = 0,4 g NaOH/40 g/mol. 99,99 .10⁻³L=0,10 M

R: 0,1 M (B)

Problema se poate rezolva și cu numărul de moli (n sau γ) de atomi de Na!

a) Calcul stoechiometric de număr de moli de apă și NaOH ce reacționează cu 0,23/23  moli de Na:

dacă 1mol de  Na.....reacționează cu 1 mol H₂O.......produce 1 mol de NaOH

atunci 0,01moli Na.....reacționează cu X1 moli................produce Y1 moli

X1=Y1=0,01 moli

b) Calculăm cu ajutorul numărului de moli, masele de apă și NaOH ce corespund la 0,01 moli.

c) Calcule de masa apă nereacționată,...după modelul de mai sus.

Explicație:

Din enunț, deducem că avem transformările:

-prima dată 0,23 g Na solid reacționează cu o cantitate stoechiometrică de H₂O, conform reacției chimice:

Na   +    H₂O    →   NaOH   +    1/2 H₂↑

1mol....1mol............1mol..............0,5 moli (sau 0,5.22,4L în condiții normale)

În urma calculării masei de apă reacționată (X),înțelegem că 99,77 g de apă introdusă este în exces, pentru reacția cu 0,23 g de Na (o cantitate foarte mică). Excesul de apă (Z)= 99,77 g apă introdusă-X g (apa reacționată).

-dizolvarea canității de NaOH formată (Y) în excesul de apă (Z) cu formarea unei soluții de NaOH de o anumită concentrație molară CM, despre care intuim că va fi mică, pentru o cantitate așa mică de Na transformat în NaOH.

CM= md/M. Vs (M, mol/L)

unde:

md=masa dizolvată de NaOH=Y g

M= masa moleculară la NaOH=40 g/mol

Vs=volumul soluției de NaOH, care se va calcula din densitate și masa soluției (ms) de NaOH.

ms= md (Y) de NaOH + Zg de apă nereacționată