Задача: Вычислите массу сульфида натрия, если на реакцию с избытком серы взяли 12,5 г натрия.
Дано:
- Масса натрия \(m(\text{Na}) = 12,5 \text{ г}\)
- Сера (\(\text{S}\)) взята в избытке
Найти:
- Масса сульфида натрия \(m(\text{Na}_2\text{S})\)
Решение:
1. Запишем уравнение химической реакции.
Натрий (\(\text{Na}\)) реагирует с серой (\(\text{S}\)) с образованием сульфида натрия (\(\text{Na}_2\text{S}\)).
Уравнение реакции:
\[2\text{Na} + \text{S} \rightarrow \text{Na}_2\text{S}\]2. Найдем молярные массы веществ, участвующих в расчете.
Используем атомные массы элементов из таблицы Менделеева:
- Атомная масса натрия \(A(\text{Na}) = 23 \frac{\text{г}}{\text{моль}}\)
- Атомная масса серы \(A(\text{S}) = 32 \frac{\text{г}}{\text{моль}}\)
Молярная масса натрия: \(M(\text{Na}) = 23 \frac{\text{г}}{\text{моль}}\)
Молярная масса сульфида натрия: \(M(\text{Na}_2\text{S}) = 2 \cdot A(\text{Na}) + A(\text{S})\)
\[M(\text{Na}_2\text{S}) = 2 \cdot 23 \frac{\text{г}}{\text{моль}} + 32 \frac{\text{г}}{\text{моль}} = 46 \frac{\text{г}}{\text{моль}} + 32 \frac{\text{г}}{\text{моль}} = 78 \frac{\text{г}}{\text{моль}}\]3. Рассчитаем количество вещества натрия.
Количество вещества (\(n\)) находится по формуле:
\[n = \frac{m}{M}\] \[n(\text{Na}) = \frac{12,5 \text{ г}}{23 \frac{\text{г}}{\text{моль}}} \approx 0,5435 \text{ моль}\]4. Определим количество вещества сульфида натрия по уравнению реакции.
Согласно уравнению реакции \(2\text{Na} + \text{S} \rightarrow \text{Na}_2\text{S}\), 2 моля натрия образуют 1 моль сульфида натрия. То есть, количество сульфида натрия в 2 раза меньше количества натрия.
\[n(\text{Na}_2\text{S}) = \frac{1}{2} \cdot n(\text{Na})\] \[n(\text{Na}_2\text{S}) = \frac{1}{2} \cdot 0,5435 \text{ моль} = 0,27175 \text{ моль}\]5. Вычислим массу сульфида натрия.
Масса вещества находится по формуле:
\[m = n \cdot M\] \[m(\text{Na}_2\text{S}) = n(\text{Na}_2\text{S}) \cdot M(\text{Na}_2\text{S})\] \[m(\text{Na}_2\text{S}) = 0,27175 \text{ моль} \cdot 78 \frac{\text{г}}{\text{моль}} \approx 21,20 \text{ г}\]Ответ: Масса сульфида натрия составит примерно 21,20 г.