Для начала рассмотрим реакцию, которая произойдет при добавлении металлического натрия в воду и серную кислоту. Реакция натрия с водой и серной кислотой можно описать следующим образом:

Металлический натрий (Na) реагирует с водой (H2O),образуя гидроксид натрия (NaOH) и водород (H2):

2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2↑

Гидроксид натрия, образующийся в первой реакции, будет реагировать с серной кислотой (H2SO4),образуя сульфат натрия (Na2SO4) и воду:

2 NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2 H2O

Молярная масса натрия (Na) составляет приблизительно 23 г/моль. Рассчитаем количество молей натрия в 4,6 г:

• Количество молей Na = 4,6 г / 23 г/моль ≈ 0,2 моль

30 мл воды имеет массу около 30 г (плотность воды ≈ 1 г/мл). Для реакции с натрием потребуется 2 моля воды на 2 моля натрия:

• Количество молей H2O = 30 г / 18 г/моль ≈ 1,67 моль

20%-ный раствор серной кислоты (H2SO4) означает, что в 100 г раствора содержится 20 г H2SO4. Рассчитаем массу H2SO4 в 86 мл раствора:

• Плотность 20%-ного раствора H2SO4 ≈ 1,1 г/мл
• Масса раствора = 86 мл * 1,1 г/мл ≈ 94,6 г
• Масса H2SO4 = 20% от 94,6 г ≈ 18,92 г
• Количество молей H2SO4 = 18,92 г / 98 г/моль ≈ 0,193 моль

Для реакции нам нужно 2 моля NaOH на 1 моль H2SO4:

• Для 0,2 моль Na нам потребуется 0,2 моль H2O и 0,1 моль H2SO4.
• У нас есть 0,193 моль H2SO4, что меньше необходимого количества.

Таким образом, серная кислота является лимитирующим реагентом.

По уравнению реакции сульфата натрия образуется 1 моль Na2SO4 на 1 моль H2SO4:

• Количество образовавшегося Na2SO4 = 0,193 моль.
• Молярная масса Na2SO4 ≈ 142 г/моль.
• Масса Na2SO4 = 0,193 моль * 142 г/моль ≈ 27,4 г.

Вывод: В результате реакции получится 27,4 г сульфата натрия (Na2SO4).