Массовая доля щелочи после добавления лития в раствор
Навеску лития массой 2,1 г опустили в химический стакан, в котором находится 10%-й раствор гидроксида лития массой 100 г. Вычислите массовую долю гидроксида лития в растворе после реакции.
Дано
`m(Li) = 2.1 text{ г}`
`m_text{исх.}(р-ра) = 100 text{ г}`
`ω_text{исх.}(LiOH) = 10%`
Найти
`ω_text{итог.}(LiOH) = text{?}`
Решение
Литий реагирует с водой, содержащейся в растворе, с образованием гидроксида лития и водорода:
`2Li + 2H_2O = 2LiOH + H_2 text{↑}`
Найдём количество вещества лития:
`n(Li) = (m(Li))/(M(Li)) = 2.1/7 = 0.3 text{ моль}`
Согласно уравнению реакции, количество вещества образовавшегося LiOH равно количеству вещества лития:
`n_text{обр.}(LiOH) = n(Li) = 0.3 text{ моль}`
Найдём массу вновь образовавшегося LiOH:
`m_text{обр.}(LiOH) = n_text{обр.}(LiOH) * M(LiOH) = 0.3 * 24 = 7.2 text{ г}`
Найдём массу LiOH, которая уже была в исходном растворе:
`m_text{исх.}(LiOH) = (ω_text{исх.}(LiOH) * m_text{исх.}(р-ра)) / 100 = (10 * 100) / 100 = 10 text{ г}`
Общая масса LiOH в конечном растворе:
`m_text{итог.}(LiOH) = m_text{исх.}(LiOH) + m_text{обр.}(LiOH) = 10 + 7.2 = 17.2 text{ г}`
Согласно уравнению реакции, количество вещества водорода в 2 раза меньше количества лития:
`n(H_2) = (n(Li))/2 = 0.3/2 = 0.15 text{ моль}`
Найдём массу выделившегося водорода:
`m(H_2) = n(H_2) * M(H_2) = 0.15 * 2 = 0.3 text{ г}`
Масса конечного раствора равна массе исходного раствора плюс масса добавленного лития минус масса выделившегося водорода:
`m_text{итог.}(р-ра) = m_text{исх.}(р-ра) + m(Li) - m(H_2) = 100 + 2.1 - 0.3 = 101.8 text{ г}`
Вычислим массовую долю LiOH в конечном растворе:
`ω_text{итог.}(LiOH) = (100 * m_text{итог.}(LiOH)) / (m_text{итог.}(р-ра)) = (100 * 17.2) / 101.8 = 16.9%`
Ответ
`ω_text{итог.}(LiOH) = 16.9%`