W reakcji zobojętniania:
NaOH + HCl → NaCl + H2O
współczynniki stechiometryczne przy NaOH i HCl są równe 1, więc reagenty zużywają się w stosunku molowym 1:1. Oznacza to, że liczba moli kwasu solnego potrzebna do całkowitego zobojętnienia jest taka sama jak liczba moli wodorotlenku sodu.
Krok 1. Liczba moli NaOH
n(NaOH)=m/M=10 g / 40 g/mol = 0,25 mol.
Krok 2. Liczba moli i masa czystego HCl
n(HCl)=0,25 mol (stosunek 1:1).
m(HCl)=n·M=0,25 mol · 36,5 g/mol = 9,125 g.
Krok 3. Przeliczenie na masę roztworu 38% (m/m)
Stężenie masowe 38% oznacza, że ułamek masowy HCl w roztworze wynosi 0,38. Zatem:
m(roztworu)=m(substancji)/0,38 = 9,125 g / 0,38 ≈ 24,013 g.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są nieprawidłowe?
- 10 g roztworu 38% zawiera tylko 3,8 g HCl, czyli za mało w stosunku do wymaganych 9,125 g czystego HCl.
- 9,125 g roztworu 38% myli masę czystego HCl z masą roztworu; w 9,125 g roztworu jest jedynie 0,38·9,125≈3,47 g HCl.
- 36,5 g roztworu 38% to błędne "podstawienie" masy molowej bez uwzględnienia, że potrzebne jest 0,25 mola, a nie 1 mol, oraz że roztwór nie jest czystym HCl.
Wskazówka egzaminacyjna: zawsze rozdzielaj etap stechiometrii (mole) od etapu "roztworowego" (przeliczenie na masę roztworu z % m/m). Kontrola jednostek (mol, g, %) pomaga uniknąć typowych pomyłek.
