VI.2. Reacția de Neutralizare

a)

Pasul 1: Completarea și egalarea primei ecuații chimice

Identificăm reactivul lipsă din reacția de dublă înlocuire. Formarea sulfatului de plumb(\(\text{II}\)) și a acidului clorhidric indică reacția dintre clorura de plumb(\(\text{II}\)) și acidul sulfuric: \[ \text{PbCl}_2 + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow 2\text{HCl} + \text{PbSO}_4\downarrow \]

Pasul 2: Completarea și egalarea celei de-a doua ecuații chimice

Reacția dintre acidul sulfuric și aluminiu este o reacție de substituție în care se formează sulfat de aluminiu și se degajă hidrogen gazos: \[ 3\text{H}_2\text{SO}_4 + 2\text{Al} \rightarrow \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 + 3\text{H}_2\uparrow \]

Pasul 3: Completarea și egalarea celei de-a treia ecuații chimice

Trioxidul de sulf este anhidrida acidului sulfuric, reacționând cu apa într-o reacție de combinare: \[ \text{SO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4 \]

Pasul 4: Completarea și egalarea celei de-a patra ecuații chimice

Reacția dintre hidroxidul de cupru(\(\text{II}\)) și acidul sulfuric este o reacție de neutralizare: \[ \text{Cu(OH)}_2 + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CuSO}_4 + 2\text{H}_2\text{O} \]

b)

Pasul 1: Calcularea masei soluției de acid sulfuric

Cunoscând volumul probei \( V = 10\text{ mL} = 10\text{ cm}^3 \) și densitatea \( \rho = 1,225\text{ g/cm}^3 \), calculăm masa soluției de acid sulfuric (\( m_{s1} \)): \[ m_{s1} = \rho \cdot V = 1,225\text{ g/cm}^3 \cdot 10\text{ cm}^3 = 12,25\text{ g} \]

Pasul 2: Calcularea masei de hidroxid de sodiu pur (\( m_{d2} \))

Folosim formula concentrației procentuale masice pentru soluția de \( \text{NaOH} \): \[ c = \frac{m_{d2}}{m_{s2}} \cdot 100 \implies m_{d2} = \frac{c \cdot m_{s2}}{100} \] \[ m_{d2} = \frac{30 \cdot 10}{\cancel{100}_{10}} = \frac{30}{10} = 3\text{ g NaOH} \]

Pasul 3: Determinarea maselor molare

Calculăm masele molare pentru substanțele implicate: \[ M_{\text{NaOH}} = A_{\text{Na}} + A_{\text{O}} + A_{\text{H}} = 23 + 16 + 1 = 40\text{ g/mol} \] \[ M_{\text{H}_2\text{SO}_4} = 2 \cdot A_{\text{H}} + A_{\text{S}} + 4 \cdot A_{\text{O}} = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98\text{ g/mol} \]

Pasul 4: Calcularea masei de acid sulfuric pur (\( m_{d1} \)) prin calcul stoechiometric

Scriem ecuația reacției de neutralizare: \[ \text{H}_2\text{SO}_4 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2\text{H}_2\text{O} \] Pe baza stoechiometriei reacției: \[ 1\text{ mol H}_2\text{SO}_4 \dots 98\text{ g} \] \[ 2\text{ moli NaOH} \dots 2 \cdot 40\text{ g} = 80\text{ g} \] Stabilim proporția pentru masa necunoscută \( m_{d1} \): \[ \frac{m_{d1}}{98\text{ g}} = \frac{3\text{ g}}{80\text{ g}} \] \[ m_{d1} = \frac{98 \cdot 3}{80} = \frac{\cancel{98}^{49} \cdot 3}{\cancel{80}_{40}} = \frac{147}{40} = 3,675\text{ g H}_2\text{SO}_4 \]

Pasul 5: Calcularea concentrației procentuale a soluției de acid sulfuric

Aplicăm formula concentrației procentuale masice pentru soluția de acid sulfuric: \[ c_1 = \frac{m_{d1}}{m_{s1}} \cdot 100 = \frac{3,675}{12,25} \cdot 100 = \frac{367,5}{12,25} = 30\% \]

a)

\[ \text{PbCl}_2 + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow 2\text{HCl} + \text{PbSO}_4\downarrow \] \[ 3\text{H}_2\text{SO}_4 + 2\text{Al} \rightarrow \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 + 3\text{H}_2\uparrow \] \[ \text{SO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4 \] \[ \text{Cu(OH)}_2 + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CuSO}_4 + 2\text{H}_2\text{O} \]

b)

\[ m_{s1} = 1,225 \cdot 10 = 12,25\text{ g} \] \[ m_{d(\text{NaOH})} = \frac{30 \cdot 10}{100} = 3\text{ g} \] \[ \text{H}_2\text{SO}_4 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2\text{H}_2\text{O} \] \[ m_{d(\text{H}_2\text{SO}_4)} = \frac{98 \cdot 3}{80} = 3,675\text{ g} \] \[ c = \frac{3,675}{12,25} \cdot 100 = 30\% \]