Решить задачу: К 150 г раствора карбоната натрия добавляли соляную кислоту до прекращения выделения газа. Всего выделилось 3,36 л газа (н.у.). Рассчитать массовую долю карбоната…
Решить задачу: К 150 г раствора карбоната натрия добавляли соляную кислоту до прекращения выделения газа. Всего выделилось 3,36 л газа (н.у.). Рассчитать массовую долю карбоната натрия в исходном растворе. В ответе записать уравнение реакции, о которой идёт речь в условии задачи, и привести все необходимые вычисления (указать единицы измерения искомых физических величин).
Для решения задачи о массовой доле карбоната натрия в растворе и расчёта выделившегося газа следуем пошагово.
Шаг 1: Определим уравнение реакции
Карбонат натрия (Na₂CO₃) реагирует с соляной кислотой (HCl) по следующему уравнению:
\[ Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2 \uparrow \]
При этом выделяется углекислый газ (CO₂), который мы и будем учитывать в наших расчетах.
Шаг 2: Определим количество выделившегося газа
Нам известно, что выделилось 3,36 литра CO₂ при нормальных условиях (н.у.). Используем закон Авогадро, который говорит, что 1 моль газа при нормальных условиях занимает 22,4 л.
Вычислим количество молей CO₂:
\[ n = \frac{V}{V_m} = \frac{3,36 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} = 0,150 \, \text{моль} \]
Шаг 3: Найдём количество карбоната натрия
По уравнению реакции видно, что 1 моль Na₂CO₃ реагирует с 2 моль HCl, выделяя 1 моль CO₂. Таким образом, количество Na₂CO₃, необходимое для получения 0,150 моль CO₂, будет также 0,150 моль (так как их соотношение 1:1).
Шаг 4: Рассчитаем массу карбоната натрия
Теперь рассчитаем массу карбоната натрия, использовав его молярную массу. Молярная масса Na₂CO₃:
- Na: 22,99 г/моль (2 атома) = 45,98 г
- C: 12,01 г/моль = 12,01 г
- O: 16,00 г/моль (3 атома) = 48,00 г
Таким образом, молярная масса Na₂CO₃ равна:
\[ M(Na_2CO_3) = 45,98 \, \text{г/моль} + 12,01 \, \text{г/моль} + 48,00 \, \text{г/моль} = 105,99 \, \text{г/моль} \]
Теперь найдем массу Na₂CO₃:
\[ m(Na_2CO_3) = n \cdot M = 0,150 \, \text{моль} \cdot 105,99 \, \text{г/моль} = 15,90 \, \text{г} \]
Шаг 5: Рассчитаем массовую долю карбоната натрия в растворе
Теперь, зная массу Na₂CO₃ и массу раствора, можем рассчитать массовую долю карбоната натрия. Масса раствора равна 150 г.
Формула для расчета массовой доли:
\[ \omega = \frac{m(Na_2CO_3)}{m_{раствора}} \cdot 100\% \]
Подставим известные значения:
\[ \omega = \frac{15,90 \, \text{г}}{150 \, \text{г}} \cdot 100\% = 10,60\% \]
Ответ
Уравнение реакции: \[ Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2 \] Массовая доля карбоната натрия в исходном растворе составляет 10,60%.
