К 100 г 30% раствора натриевой щёлочи добавили некоторое количество твёрдого гидроксида натрия. Через полученный раствор пропустили избыток углекислого газа. К получившемуся…
К 100 г 30% раствора натриевой щёлочи добавили некоторое количество твёрдого гидроксида натрия. Через полученный раствор пропустили избыток углекислого газа. К получившемуся раствору по каплям добавляли уксусную кислоту (СН3СО,Н, одноосновная кислота) пока не прекратилось выделение газа. Выделившийся газ собрали и пропустили через избыток гашёной извести. При этом выпало 125 г осадка. Какую массу твёрдого гидроксида натрия добавили к раствору? Запишите ответ в граммах, округлённых до целых.
Для решения задачи начнём с анализа процесса.
- Определим количество углекислого газа, выделившегося после добавления углекислого газа в раствор.
Сначала рассчитаем массу образовавшегося осадка при взаимодействии углекислого газа с гашёной известью. Осадок — это карбонат кальция (CaCO₃), который образуется по реакции:
\[ Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O \]
Молярная масса CaCO₃ = 40 (Ca) + 12 (C) + 3 × 16 (O) = 100 г/моль.
Количество осадка в 125 г:
\[ n(CaCO_3) = \frac{125 \text{ г}}{100 \text{ г/моль}} = 1.25 \text{ моль} \]
- Определим количество углекислого газа, вступившего в реакцию.
Каждая моль углекислого газа (\(CO_2\)) реагирует с одной молью гидроксида кальция (\(Ca(OH)_2\)) для образования одной молью карбоната кальция. Таким образом, количество углекислого газа, которое прошло через гашёную известь, равно 1.25 моль.
- Определим количество натриевой щёлочи в растворе.
У нас есть 100 г 30% раствора натриевой щёлочи (NaOH). Это означает, что в растворе находится:
\[ m(NaOH) = 100 \text{ г} \times 0.3 = 30 \text{ г} \]
Молярная масса NaOH = 23 (Na) + 16 (O) + 1 (H) = 40 г/моль.
Определим количество NaOH в растворе:
\[ n(NaOH) = \frac{30 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0.75 \text{ моль} \]
- Определим общее количество NaOH в растворе после добавления твёрдого гидроксида натрия.
Далее, реакция NaOH с углекислым газом протекает таким образом:
\[ 2 NaOH + CO_2 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O \]
Это говорит о том, что на 1 моль углекислого газа необходимо 2 моль NaOH. Таким образом, для 1.25 моль \(CO_2\) потребуется:
\[ n(NaOH)_{total} = 2 \times n(CO_2) = 2 \times 1.25 \text{ моль} = 2.5 \text{ моль} \]
- Определим массу твёрдого гидроксида натрия, который добавили.
Количество добавленного гидроксида натрия:
\[ n(NaOH)_{added} = n(NaOH)_{total} - n(NaOH) = 2.5 \text{ моль} - 0.75 \text{ моль} = 1.75 \text{ моль} \]
Теперь пересчитаем массу:
\[ m(NaOH)_{added} = n(NaOH)_{added} \times M(NaOH) = 1.75 \text{ моль} \times 40 \text{ г/моль} = 70 \text{ г} \]
Итак, масса твёрдого гидроксида натрия, которую добавили к раствору, составляет 70 г.
