100 граммов карбоната натрия, содержащего 10% примесей, поместили в избыток азотной кислоты. Найти объем выделившегося в процессе реакции газа

Чтобы решить задачу, давайте разберем все шаги, необходимые для нахождения объема газа, который выделится в результате реакции карбоната натрия (Na₂CO₃) с азотной кислотой (HNO₃).

Шаг 1: Определение количества чистого карбоната натрия

В задаче указано, что у нас есть 100 граммов карбоната натрия с 10% примесей. Это означает, что только 90% из этого веса являются чистым веществом:

\[ \text{Вес чистого Na}_2\text{CO}_3 = 100 \, \text{г} \times (1 - 0.10) = 90 \, \text{г} \]

Шаг 2: Молярная масса карбоната натрия

Чтобы узнать, сколько молей Na₂CO₃ мы имеем, нужно знать его молярную массу. Рассчитаем её:

• Масса натрия (Na) ≈ 23 г/моль (2 атома Na)
• Масса углерода (C) ≈ 12 г/моль (1 атом C)
• Масса кислорода (O) ≈ 16 г/моль (3 атома O)

Теперь складываем:

\[ M(\text{Na}_2\text{CO}_3) = 2 \times 23 + 12 + 3 \times 16 = 46 + 12 + 48 = 106 \, \text{г/моль} \]

Шаг 3: Определение количества молей Na₂CO₃

Теперь, воспользуемся формулой для нахождения количества молей:

\[ n = \frac{m}{M} \]

где \( n \) — количество молей, \( m \) — масса (90 г), \( M \) — молярная масса (106 г/моль).

\[ n = \frac{90 \, \text{г}}{106 \, \text{г/моль}} \approx 0.849 \, \text{моль} \]

Шаг 4: Реакция между Na₂CO₃ и HNO₃

Карбонат натрия реагирует с азотной кислотой по уравнению:

\[ \text{Na}_2\text{CO}_3 + 2 \, \text{HNO}_3 \rightarrow 2 \, \text{NaNO}_3 + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2 \uparrow \]

Из уравнения видно, что 1 моль Na₂CO₃ реагирует с 2 моль HNO₃ и образует 1 моль диоксида углерода (CO₂).

Шаг 5: Расчет объема выделившегося газа

Поскольку 1 моль Na₂CO₃ приводит к образованию 1 моля CO₂, количество CO₂ будет равно количеству Na₂CO₃:

\[ n(\text{CO}_2) = n(\text{Na}_2\text{CO}_3) \approx 0.849 \, \text{моль} \]

Теперь, чтобы найти объем газа, воспользуемся уравнением состояния идеального газа. При нормальных условиях (0°C, 1 атм) 1 моль газа занимает 22.4 литра.

\[ V = n \times 22.4 \, \text{л/моль} \]

\[ V(\text{CO}_2) = 0.849 \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{л/моль} \approx 19.0176 \, \text{л} \]

Ответ

Объем выделившегося в процессе реакции газа (CO₂) составляет примерно 19.02 литров.