К 200 г 20% раствора натриевой щёлочи добавили некоторое количество твёрдого гидроксида натрия. Через полученный раствор пропустили избыток углекислого газа. К получившемуся…
К 200 г 20% раствора натриевой щёлочи добавили некоторое количество твёрдого гидроксида натрия. Через полученный раствор пропустили избыток углекислого газа. К получившемуся раствору по каплям добавляли уксусную кислоту (СН СО,Н, одноосновная кислота) пока не прекратилось выделение газа. Выделившийся газ собрали и пропустили через избыток гашёной извести. При этом выпало 200 г осадка.Какой стала массовая доля натриевой щёлочи в растворе после добавления твёрдого вещества? Запишите ответ в процентах, округлённых до десятых. Например, «12.3».
Для решения задачи сначала определим, чему равняется масса натриевой щёлочи в начальном растворе.
Нахождение массы NaOH в 200 г 20% раствора: \[ \text{Масса NaOH} = 200 \, \text{г} \times 0.20 = 40 \, \text{г} \]
Добавим обозначение для массы добавленного гидроксида натрия: Пусть масса добавленного NaOH равна \( m \) г.
Общая масса NaOH после добавления: \[ \text{Общая масса NaOH} = 40 \, \text{г} + m \, \text{г} \]
Реакция с углекислым газом: В результате реакции NaOH с углекислым газом образуется натрий碳ат (Na₂CO₃) и вода. Обозначим, что углекислый газ полный (избыток) и не уходит в виде газа, а находится в растворе в виде карбоната.
Реакция с известью: После добавления уксусной кислоты выделяется углекислый газ, который проходит через гашёную известь (Ca(OH)₂), образуя карбонат кальция (CaCO₃). Из условия задачи известно, что выпало 200 г осадка: \[ \text{Масса CaCO₃} = 200 \, \text{г} \]
Нахождение количества молей CaCO₃: \[ \text{Молярная масса CaCO₃} = 40 + 12 + 3 \times 16 = 100 \, \text{г/моль} \] \[ n(\text{CaCO}_3) = \frac{200 \, \text{г}}{100 \, \text{г/моль}} = 2 \, \text{моль} \]
Количество углекислого газа, который реагировал: По уравнению реакции: \[ \text{Ca(OH)}_2 + \text{CO}_2 \rightarrow \text{CaCO}_3 + \text{H}_2\text{O} \] На 1 моль углекислого газа нужно 1 моль Ca(OH)₂. То есть для получения 2 моль CaCO₃ нужно 2 моль CO₂ и 2 моль NaOH.
Масса NaOH, которая среагировала с углекислым газом: \[ \text{Масса NaOH, реагирующая с 2 моль CO}_2 = 2 \, \text{моль} \times 40 \, \text{г/моль} = 80 \, \text{г} \]
Запишем уравнение для всей массы NaOH в растворе (включая добавленный): \[ 40 \, \text{г} + m - 80 \, \text{г} = 0 \] \[ m = 40 \, \text{г} \] Это значит, что добавив 40 г NaOH, мы получаем 40 г + 40 г = 80 г NaOH в растворе.
Общая масса раствора после добавления NaOH: Общая масса раствора = 200 г (начальный раствор) + 40 г (добавленный NaOH) = 240 г.
Нахождение массовой доли NaOH в растворе: \[ \text{Массовая доля NaOH} = \frac{80 \, \text{г}}{240 \, \text{г}} \times 100\% = \frac{80}{240} \times 100\% = 33.3\% \]
Итак, массовая доля натриевой щёлочи в растворе после добавления твёрдого вещества составляет 33.3%.
