Какой объём газа выделится (00С, 101,3 кПа), если в реакцию вступят: 6,3 г сульфита натрия и 7,3 г соляной кислоты?
Для решения этой задачи необходимо установить, какие реакции происходят между сульфитом натрия (Na₂SO₃) и соляной кислотой (HCl), а затем определить количество газа, который выделится, и его объём при заданных условиях (0°C и 101,3 кПа).
- Записываем уравнение реакции:
Сульфит натрия реагирует с соляной кислотой с образованием хлорида натрия, серной кислоты и углекислого газа. Уравнение реакции можно записать следующим образом:
\[ \text{Na}_2\text{SO}_3 + 2\text{HCl} \rightarrow 2\text{NaCl} + \text{H}_2\text{SO}_4 + \text{CO}_2 \uparrow + \text{H}_2\text{O} \]
Однако, в данной реакции мы интересуемся именно выделением углекислого газа.
- Находим количество молей реагентов:
Молярная масса сульфита натрия (Na₂SO₃): \[ 2 \times 23 + 32 + 3 \times 16 = 46 + 32 + 48 = 126\ \text{г/моль} \]
Молярная масса соляной кислоты (HCl): \[ 1 + 35.5 = 36.5\ \text{г/моль} \]
Теперь находим количество молей каждого реагента:
Для сульфита натрия: \[ n(\text{Na}_2\text{SO}_3) = \frac{6.3\ \text{г}}{126\ \text{г/моль}} \approx 0.050\ \text{моль} \]
Для соляной кислоты: \[ n(\text{HCl}) = \frac{7.3\ \text{г}}{36.5\ \text{г/моль}} \approx 0.200\ \text{моль} \]
- Определяем, какой реагент является лимитирующим:
Согласно уравнению реакции, на 1 моль сульфита натрия требуется 2 моль соляной кислоты:
- Для 0.050 моль Na₂SO₃ потребуется \( 2 \times 0.050 = 0.100\ \text{моль HCl} \).
У нас есть 0.200 моль HCl, что больше, чем требуется. Следовательно, сульфит натрия является лимитирующим реагентом.
- Выход газа:
Из 1 моля Na₂SO₃ выделяется 1 моль CO₂. Таким образом, из 0.050 молей Na₂SO₃ получится:
\[ n(\text{CO}_2) = 0.050\ \text{моль} \]
- Определяем объём газа при стандартных условиях (0°C, 101.3 кПа):
При стандартных условиях на 1 моль газа приходится 22.4 литра:
\[ V(\text{CO}_2) = n(\text{CO}_2) \times 22.4\ \text{л/моль} = 0.050\ \text{моль} \times 22.4\ \text{л/моль} \approx 1.12\ \text{литра} \]
Таким образом, объём углекислого газа, который выделится в реакции, составит примерно 1.12 литра.
