Как рассчитать 10%-й раствор гидроксида натрия

Гидроксид натрия (NaOH, едкий натр) – один из самых распространённых реагентов в химических задачах. Расчёты для 10%-го раствора включают определение массы вещества, объёма раствора, а также задачи на разбавление и реакции. Разберём типовые примеры с формулами.

Основные формулы для расчёта растворов

Для работы с растворами гидроксида натрия используют три ключевых соотношения:

• Масса раствора: m(р-ра) = V × ρ
• Масса вещества: m(вещества) = m(р-ра) × ω
• Объём раствора: V = m(р-ра) / ρ

где V – объём в мл, ρ – плотность в г/мл, ω – массовая доля (в долях единицы).

Молярная масса NaOH = 40 г/моль (Na 23 + O 16 + H 1).

Как рассчитать массу NaOH для приготовления раствора

Чтобы приготовить 10%-й раствор, определяют массу щёлочи исходя из нужного объёма или массы готового раствора.

Пример: найти массу NaOH для приготовления 3 л раствора с ω = 10%, ρ = 1,109 г/мл.

Решение:

1. Масса раствора: m(р-ра) = 3000 мл × 1,109 г/мл = 3327 г
2. Масса NaOH: m(NaOH) = 3327 г × 0,1 = 332,7 г

Для приготовления 3 литров 10%-го раствора гидроксида натрия плотностью 1,109 г/мл потребуется 332,7 г твёрдого NaOH.

Расчёт объёма раствора NaOH для химической реакции

Когда раствор NaOH вступает в реакцию, сначала находят количество вещества по уравнению, затем – необходимый объём раствора.

Пример: 10%-й раствор NaOH (ρ = 1,11 г/мл) реагирует с 14,6 г 20%-й соляной кислоты.

Уравнение реакции: NaOH + HCl → NaCl + H₂O

Количество вещества HCl: n(HCl) = 14,6 × 0,2 / 36,46 ≈ 0,08 моль

По уравнению n(NaOH) = n(HCl) = 0,08 моль

Масса NaOH: m(NaOH) = 0,08 × 40 = 3,2 г

Масса 10%-го раствора: m(р-ра) = 3,2 / 0,1 = 32 г

Объём раствора: V = 32 / 1,11 ≈ 28,8 мл

Задачи на разбавление 10%-го раствора

Для разбавления используют формулу: m₁ω₁ = m₂ω₂, где m₁ и m₂ – массы раствора до и после разбавления.

Пример: сколько воды добавить к 200 мл 10%-го раствора NaOH (ρ = 1,1 г/мл), чтобы получить 5%-й раствор?

Решение:

1. Масса исходного раствора: m₁ = 200 × 1,1 = 220 г
2. Масса NaOH: m(NaOH) = 220 × 0,1 = 22 г
3. Масса 5%-го раствора: m₂ = 22 / 0,05 = 440 г
4. Масса воды: m(воды) = 440 − 220 = 220 г (≈ 220 мл)

Таблица: плотность и масса NaOH в 10%-м растворе

Реакции 10%-го NaOH с газами

10%-й раствор гидроксида натрия поглощает кислые газы. При пропускании сероводорода (H₂S) через 200 г раствора (ω = 10%) протекают две стадии:

1. 2NaOH + H₂S → Na₂S + 2H₂O
2. NaOH + H₂S → NaHS + H₂O

При объёме H₂S 6,72 л (0,3 моль) и NaOH 0,5 моль в растворе образуются сульфид и гидросульфид натрия. Массовые доли продуктов: ω(Na₂S) ≈ 7,42%, ω(NaHS) ≈ 2,66%.

Кратко

• Для расчёта массы NaOH: m = V × ρ × ω
• Объём раствора: V = m / ρ = m(вещества) / (ρ × ω)
• При разбавлении: m₁ω₁ = m₂ω₂
• Плотность 10%-го NaOH ≈ 1,1–1,11 г/мл