Рассчитать массу раствора гидроксида натрия
Задачи на расчёт массы раствора NaOH встречаются в ОГЭ (задание 22), ЕГЭ и лабораторной практике. Общий алгоритм одинаков: из уравнения реакции находят количество вещества щёлочи, переводят его в массу чистого NaOH, а затем через массовую долю вычисляют массу раствора.
Общая формула расчёта
Масса раствора гидроксида натрия находится в три шага:
- Количество вещества NaOH – из стехиометрии реакции.
- Масса чистого NaOH – через молярную массу: m(NaOH) = n(NaOH) · 40 г/моль.
- Масса раствора – через массовую долю щёлочи:
где ω – массовая доля NaOH в растворе (в долях единицы: 10% = 0,1; 20% = 0,2).
Справочная таблица молярных масс
| Вещество | Формула | M, г/моль |
|---|---|---|
| Гидроксид натрия | NaOH | 40 |
| Серная кислота | H₂SO₄ | 98 |
| Соляная кислота | HCl | 36,5 |
| Азотная кислота | HNO₃ | 63 |
| Ортофосфорная кислота | H₃PO₄ | 98 |
| Уксусная кислота | CH₃COOH | 60 |
| Аминоуксусная кислота | NH₂CH₂COOH | 75 |
Таблица стехиометрических соотношений
| Реакция | n(NaOH) : n(кислоты) |
|---|---|
| NaOH + HCl → NaCl + H₂O | 1 : 1 |
| 2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O | 2 : 1 |
| NaOH + HNO₃ → NaNO₃ + H₂O | 1 : 1 |
| 3NaOH + H₃PO₄ → Na₃PO₄ + 3H₂O | 3 : 1 |
| NaOH + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O | 1 : 1 |
| NaOH + NH₂CH₂COOH → NH₂CH₂COONa + H₂O | 1 : 1 |
Пошаговый алгоритм на примере задачи
Условие: вычислите массу раствора гидроксида натрия с массовой долей 10%, необходимого для полной нейтрализации раствора, содержащего 4,9 г серной кислоты.
Шаг 1. Запишите уравнение реакции
$$2\text{NaOH} + \text{H}_2\text{SO}_4 = \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2\text{H}_2\text{O}$$Коэффициент 2 перед NaOH означает: на каждый моль серной кислоты требуется 2 моль щёлочи.
Шаг 2. Найдите количество вещества известного реагента
Молярная масса H₂SO₄: M(H₂SO₄) = 2·1 + 32 + 4·16 = 98 г/моль
$$n(\text{H}_2\text{SO}_4) = \frac{m}{M} = \frac{4{,}9}{98} = 0{,}05 \text{ моль}$$Шаг 3. Определите количество вещества NaOH
По уравнению реакции:
$$n(\text{NaOH}) = 2 \cdot n(\text{H}_2\text{SO}_4) = 2 \cdot 0{,}05 = 0{,}1 \text{ моль}$$Шаг 4. Вычислите массу чистого NaOH
$$m(\text{NaOH}) = n \cdot M = 0{,}1 \cdot 40 = 4 \text{ г}$$Шаг 5. Найдите массу раствора
$$m(\text{р-ра}) = \frac{m(\text{NaOH})}{\omega} = \frac{4}{0{,}1} = 40 \text{ г}$$Ответ: 40 г.
Таблица реакций NaOH с типичными кислотами
| Реагент | Уравнение | Соотношение n(NaOH) : n(реагента) |
|---|---|---|
| HCl | NaOH + HCl → NaCl + H₂O | 1 : 1 |
| H₂SO₄ | 2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O | 2 : 1 |
| HNO₃ | NaOH + HNO₃ → NaNO₃ + H₂O | 1 : 1 |
| H₃PO₄ | 3NaOH + H₃PO₄ → Na₃PO₄ + 3H₂O | 3 : 1 |
| CH₃COOH | NaOH + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O | 1 : 1 |
| NH₂CH₂COOH | NaOH + NH₂CH₂COOH → NH₂CH₂COONa + H₂O | 1 : 1 |
Молярные массы веществ, которые часто встречаются в задачах
| Вещество | Формула | M, г/моль |
|---|---|---|
| Гидроксид натрия | NaOH | 40 |
| Серная кислота | H₂SO₄ | 98 |
| Соляная кислота | HCl | 36,5 |
| Азотная кислота | HNO₃ | 63 |
| Ортофосфорная кислота | H₃PO₄ | 98 |
| Уксусная кислота | CH₃COOH | 60 |
| Аминоуксусная кислота | NH₂CH₂COOH | 75 |
Разбор задачи с аминокислотой
Условие: вычислите массу раствора NaOH с массовой долей 20%, необходимого для нейтрализации 24 г аминоуксусной кислоты (глицина).
Решение:
$$\text{NaOH} + \text{NH}_2\text{CH}_2\text{COOH} \rightarrow \text{NH}_2\text{CH}_2\text{COONa} + \text{H}_2\text{O}$$$$n(\text{глицина}) = \frac{24}{75} = 0{,}32 \text{ моль}$$По уравнению n(NaOH) = n(глицина) = 0,32 моль.
$$m(\text{NaOH}) = 0{,}32 \cdot 40 = 12{,}8 \text{ г}$$$$m(\text{р-ра}) = \frac{12{,}8}{0{,}2} = 64 \text{ г}$$Ответ: 64 г.
Частые ошибки
- Неверный коэффициент. Перед расчётом всегда уравнивайте реакцию. Для H₂SO₄ с NaOH коэффициент перед щёлочью – 2, а не 1.
- Массовая доля в процентах вместо долей единицы. Подставляйте 0,1, а не 10. Формула: m(р-ра) = m(NaOH) / 0,1, а не m(NaOH) / 10.
- Расчёт по избытку. Если в условии указан избыток одного из веществ, расчёт ведите по тому, которое в недостатке.
- Путаница с молярной массой. M(NaOH) = 40 г/моль, а не 39 или 41. Проверяйте атомные массы по таблице Менделеева.
Формулы и молярные массы являются общепринятыми справочными данными. Перед экзаменом сверяйтесь с актуальными справочными материалами ФИПИ.
Часто задаваемые вопросы
В чём разница между массой вещества и массой раствора?
Как найти молярную массу гидроксида натрия?
Как перевести объём раствора NaOH в массу?
Что делать, если в условии дан избыток одного из реагентов?
Какие кислотно-основные реакции с NaOH встречаются на ОГЭ и ЕГЭ?
Как учесть, что кислота многоосновная?
Похожие калькуляторы и статьи
- Рассчитайте массу кислоты: формулы, методы и примеры
- Химический калькулятор онлайн: уравнения, молярная масса, реакции
- Рассчитайте массу выпавшего осадка – формула и примеры расчётов
- Как рассчитать массы соли: формулы, примеры и калькулятор
- Рассчитайте массовые элементы в оксидах
- Расчет массовой доли воды – формула и калькулятор