Для полной нейтрализации 7,3% раствора соляной кислоты массой 150 г потребовалось 200 г раствора гидроксида натрия.
Данный эксперимент можно объяснить реакцией нейтрализации между кислотой и щелочью.
Соляная кислота (НCl) - сильная монобазическая кислота, а гидроксид натрия (NaOH) – сильное основание. При их смешении происходит образование воды (H2O) и солей (NaCl).
Учитывая массу и концентрацию раствора кислоты, можно определить количество вещества:
НCl = m/M, где m – масса кислоты в граммах, а М – молярная масса кислоты (36,46 г/моль).
НCl = 150/36,46 = 4,11 моль HCl
Также необходимо определить количество вещества гидроксида натрия, зная его массу:
NaOH = m/M, где m – масса гидроксида натрия в граммах, а М – молярная масса гидроксида натрия (40,00 г/моль).
NaOH = 200/40,00 = 5 моль NaOH
Так как коэффициенты реакции нейтрализации НCl и NaOH равны 1:1, для полной нейтрализации 4,11 моль HCl необходимо 4,11 моль NaOH.
Однако, в данном случае имеется лишь 5 моль NaOH. Это означает, что нейтрализуется только часть кислоты.
Для определения степени нейтрализации можно использовать формулу:
α = (nNaOH - nHCl)/nHCl, где α – степень нейтрализации, nNaOH – количество вещества гидроксида натрия, nHCl – количество вещества соляной кислоты.
α = (5 - 4,11)/4,11 = 0,216
Таким образом, степень нейтрализации составляет 21,6%.
Так как для полной нейтрализации 4,11 моль HCl требуется 4,11 моль NaOH, для нейтрализации оставшейся части кислоты необходимо добавить:
4,11 - 5 = -0,89 моль NaOH
Однако, формально, нельзя "добавить" отрицательное количество вещества. В данном случае, получившийся остаток кислоты можно нейтрализовать, добавив еще гидроксид натрия.
Таким образом, для полной нейтрализации 7,3% раствора соляной кислоты массой 150 г потребовалось 200 г раствора гидроксида натрия при степени нейтрализации 21,6%. Для нейтрализации оставшейся части кислоты необходимо добавить дополнительное количество гидроксида натрия.