Do 217 ml roztworu wodnego kwasu solnego o stężeniu 54,5 % i gęstości 1,24676 g/cm3 dodano 392 ml wodnego roztworu NaOH o stężeniu 59,1 % i gęstości 1,16156 g/cm3. Jaką wartość ma ułamek molowy NaCl w otrzymanym roztworze?

Ułamek molowy – jeden ze sposobów wyrażenia stężenia substancji w mieszaninie, zdefiniowany jako stosunek liczby moli danego składnika do sumy liczby moli wszystkich składników mieszaniny:

Xₐ = nₐ/n

gdzie:

Xₐ – ułamek molowy składnika a,

nₐ – liczba moli składnika a w mieszaninie,

n – sumaryczna liczba moli wszystkich składników.

Rozwiązanie

Obliczmy masę roztworu kwasu, mr:

m= d*V

m = 1,24676*217

mr = 270,55g HCl (roztwór)

Obliczmy masę i ilość moli czystego kwasu, ms:

ms = Cp*mr/100%

ms = 54,5%*270,55/100%

ms = 147,45g HCl

Ile to moli:

n= m/M

n = 147,45/36,5

n= 4 mole HCl

Ustalmy masę i ilość moli wody w roztworze kwasu, mw:

mw = mr = ms

mw = 270,55g - 147,45g = 123,1g H₂O

Ile to moli:

n = m/M

n = 123,1/18

n= 6,84 mola H₂O

Obliczmy masę roztworu zasady, mr:

m= d*V

m = 1,16156*392

mr= 455,33g NaOH (roztwór)

Obliczmy masę i ilość moli czystej zasady, ms:

ms = Cp*mr/100%

ms = 59,1%*455,33/100%

ms = 269,1g NaOH

Ile to moli:

n=m/M

n = 269,1/40

n= 6,7 mola NaOH

Ustalmy masę i ilość moli wody, mw:

mw = mr - ms

mw = 455,33- 269,1

mw = 186,23g

Ile to moli, n:

n = 186,23/18

n = 10,35 mola H₂O

Po reakcji

Obliczmy ilość moli otrzymanego NaCl:

HCl + NaOH = NaCl + H₂O

1 mol 1 mol 1 mol 1 mol

4 mole 6,7 mola 4 mole 4 mole

Mamy nadmiar zasady:

6,7 mola - 4 mole = 2,7 mola NaOH w nadmiarze

Powstaną 4 mole NaCl i 4 mole wody.

Ilość moli poszczególnych reagentów po reakcji:

n HCl = 0 moli

n NaOH = 2,7 mola

n NaCl= 4 mole

n H₂O = 6,84 + 10,35 + 4 = 21,19 mola

Obliczmy ułamek molowy NaCl, X NaCl:

X NaCl = nNaCl/(nNaCl + nNaOH + nH₂O)

X NaCl = 4/(4+ 2,7 + 21,19)

X NaCl = 4/27,89

X NaCl = 0,1434