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**.