Какой объем (л) оксида углерода, измеренный при н.у., выделится при взаимодействии 3,45 г K2CO3 с 65 г 10%-ной серной кислоты? Определите массовую долю соли в итоговом растворе.

Для решения задачи сначала необходимо определить количество вещества (моль) каждой реакции. Реакция между карбонатами и кислотами проходит по уравнению:

\[ K_2CO_3 + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + H_2O + CO_2 \]

1. Рассчитаем количество вещества \(K_2CO_3\):

   • Молярная масса \(K_2CO_3 = 2 \times 39.1 + 12.0 + 3 \times 16.0 = 138.2 \text{ г/моль}\)
   • Количество вещества \(n(K_2CO_3) = \frac{3.45 \text{ г}}{138.2 \text{ г/моль}} \approx 0.025\text{ моль}\)

2. Рассчитаем количество вещества серной кислоты \(H_2SO_4\).

   • 10%-ный раствор серной кислоты значит, что в 100 г раствора содержится 10 г \(H_2SO_4\).
   • Масса раствора 65 г, значит масса \(H_2SO_4 = 0.1 \times 65 \text{ г} = 6.5 \text{ г}\).
   • Молярная масса \(H_2SO_4 = 2 \times 1.0 + 32.1 + 4 \times 16.0 = 98.1 \text{ г/моль}\)
   • Количество вещества \(n(H_2SO_4) = \frac{6.5 \text{ г}}{98.1 \text{ г/моль}} \approx 0.066 \text{ моль}\)

3. Теперь определим, что является лимитирующим реагентом:

   • Из уравнения реакции видно, что 1 моль \(H_2SO_4\) реагирует с 1 моль \(K_2CO_3\).
   • Значит, 0.025 моль \(K_2CO_3\) потребует 0.025 моль \(H_2SO_4\), а у нас есть 0.066 моль, поэтому лимитирующим реагентом будет \(K_2CO_3\).

4. Рассчитаем объем выделившегося \(CO_2\) при н.у.:

   • В реакции образуется 1 моль \(CO_2\) на 1 моль \(K_2CO_3\).
   • Значит, выделится 0.025 моль \(CO_2\).
   • При н.у. 1 моль газа занимает 22.4 литра. Соответственно, объем: \[ V(CO_2) = n(CO_2) \times 22.4 \text{ л/моль} = 0.025 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} \approx 0.56 \text{ л} \]

5. Определим массовую долю соли в итоговом растворе:

   • Масса образовавшейся соли \(K_2SO_4\):

     • По аналогии, 1 моль \(K_2CO_3\) дает 1 моль \(K_2SO_4\), то есть образуется 0.025 моль \(K_2SO_4\).
     • Молярная масса \(K_2SO_4 = 2 \times 39.1 + 32.1 + 4 \times 16 = 174.3 \text{ г/моль}\).
     • Масса \(K_2SO_4 = 0.025 \text{ моль} \times 174.3 \text{ г/моль} \approx 4.36 \text{ г}\).

   • Общая масса раствора:

     • Масса \(K_2CO_3 + 65 \text{ г} \text{ H}_2SO_4 = 3.45 \text{ г} + 65 \text{ г} = 68.45 \text{ г}\).

   • Массовая доля соли: \[ w(K_2SO_4) = \frac{m(K_2SO_4)}{m_{\text{раствора}}} = \frac{4.36 \text{ г}}{68.45 \text{ г}} \times 100\% \approx 6.37\% \]

Таким образом, объем оксида углерода \(CO_2\), выделившегося при реакции, составляет примерно 0.56 л, а массовая доля соли в итоговом растворе — примерно 6.37%.