Для решения данной задачи начнем с уравнения реакции между карбонатом натрия (Na₂CO₃) и соляной кислотой (HCl). При реакции образуется хлорид натрия (NaCl), углекислый газ (CO₂) и вода (H₂O):
[ \text{Na}_2\text{CO}_3 + 2 \text{HCl} \rightarrow 2 \text{NaCl} + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} ]
Из уравнения видно, что 1 моль карбоната натрия дает 1 моль углекислого газа (CO₂).
Теперь мы можем рассчитать количество вещества углекислого газа, используя его объем при нормальных условиях (н.у.). При н.у. 1 моль газа занимает объем 22,4 л. Следовательно, количество вещества CO₂ можно определить по формуле:
[ n_{\text{CO}_2} = \frac{V}{V_m} = \frac{28,56 , л}{22,4 , л/моль} ]
[ n_{\text{CO}_2} = 1,2727 , моль ]
Поскольку из уравнения реакции один моль Na₂CO₃ дает один моль CO₂, то для получения 1,2727 моль CO₂ нам потребуется такое же количество моль Na₂CO₃:
[ n_{\text{Na}_2\text{CO}3} = n{\text{CO}_2} = 1,2727 , моль ]
Теперь рассчитываем массу Na₂CO₃. Молярная масса карбоната натрия (Na₂CO₃) составит:
[ M_{\text{Na}2\text{CO}3} = 2 \times M{\text{Na}} + M{\text{C}} + 3 \times M_{\text{O}} ]
[ M_{\text{Na}_2\text{CO}_3} = 2 \times 23 + 12 + 3 \times 16 = 46 + 12 + 48 = 106 , г/моль ]
Теперь можем рассчитать массу карбоната натрия, необходимую для реакции:
[ m_{\text{Na}_2\text{CO}3} = n{\text{Na}_2\text{CO}3} \times M{\text{Na}_2\text{CO}3} ]
[ m{\text{Na}_2\text{CO}_3} = 1,2727 , моль \times 106 , г/моль \approx 134,91 , г ]
С учетом практического выхода продукта (85%), необходимую массу Na₂CO₃ необходимо скорректировать:
[ m_{\text{Na}_2\text{CO}3, \text{ реальное}} = \frac{m{\text{Na}_2\text{CO}_3}}{\text{выход}} = \frac{134,91 , г}{0,85} \approx 158,68 , г ]
Таким образом, для получения 28,56 литров углекислого газа потребуется примерно 158,68 граммов карбоната натрия.
