Сколько граммов и какая массовая доля солей образуется в растворе при прохождении через него углекислого газа, полученного при сжигании 15 г угля с 20% негорючих примесей, и прохождении через 480 г 10%-ного раствора гидроксида натрия? Ответ: 67,2 г и 12,82% NaHCO3; 21,2 г и 4,04% Na2CO3.
Ответ:
1. Молярная масса угля (C) — 12 г/моль.
2. Молярная масса гидроксида натрия (NaOH) — 40 г/моль.
3. Молярная масса гидрокарбоната натрия (NaHCO3) — 84 г/моль.
4. Молярная масса карбоната натрия (Na2CO3) — 106 г/моль.
1. Рассчитаем количество угля в граммах, посчитав его молярную массу:
Масса угля (C) = 15 г.
2. Рассчитаем количество угля в молях, используя его молярную массу:
Количество молей угля = Масса угля / Молярная масса угля.
Количество молей угля = 15 г / 12 г/моль = 1,25 моль.
3. Так как уголь содержит 20% негорючих примесей, то масса негорючих примесей составляет:
Масса негорючих примесей = 0,2 * Масса угля = 0,2 * 15 г = 3 г.
4. Рассчитаем количество негорючих примесей в молях, зная их массу и молярную массу:
Количество молей негорючих примесей = Масса негорючих примесей / Молярная масса гидроксида натрия.
Количество молей негорючих примесей = 3 г / 40 г/моль = 0,075 моль.
5. Рассчитаем количество гидроксида натрия в граммах, используя его массу и массовую долю:
Масса гидроксида натрия = 480 г.
Массовая доля гидроксида натрия в 10%-ном растворе = 10% = 0,1.
Количество гидроксида натрия = Масса гидроксида натрия * Массовая доля гидроксида натрия.
Количество гидроксида натрия = 480 г * 0,1 = 48 г.
6. Процесс образования солей:
Углекислый газ, полученный при сжигании угля, реагирует с гидроксидом натрия, образуя гидрокарбонат натрия (NaHCO3) и карбонат натрия (Na2CO3).
Уравнение реакции:
CO2 + 2NaOH -> Na2CO3 + H2O.
7. Рассчитаем количество гидрокарбоната натрия (NaHCO3) в граммах и его массовую долю в растворе:
a) Рассчитаем количество гидрокарбоната натрия в молях, зная количество угля и количество негорючих примесей:
Количество молей гидрокарбоната натрия = Количество молей угля + Количество молей негорючих примесей.
Количество молей гидрокарбоната натрия = 1,25 моль + 0,075 моль = 1,325 моль.
b) Рассчитаем количество гидрокарбоната натрия в граммах, используя его количество в молях и молярную массу:
Масса гидрокарбоната натрия = Количество молей гидрокарбоната натрия * Молярная масса гидрокарбоната натрия.
Масса гидрокарбоната натрия = 1,325 моль * 84 г/моль = 111,3 г.
c) Рассчитаем массовую долю гидрокарбоната натрия в растворе, используя его массу и массу раствора:
Массовая доля гидрокарбоната натрия = (Масса гидрокарбоната натрия / Масса раствора) * 100%.
Массовая доля гидрокарбоната натрия = (111,3 г / 480 г) * 100% = 23,19%.
8. Рассчитаем количество карбоната натрия (Na2CO3) в граммах и его массовую долю в растворе:
a) Рассчитаем количество карбоната натрия в молях, зная количество гидрокарбоната натрия:
Количество молей карбоната натрия = 1/2 * Количество молей гидрокарбоната натрия.
Количество молей карбоната натрия = 1/2 * 1,325 моль = 0,6625 моль.
b) Рассчитаем количество карбоната натрия в граммах, используя его количество в молях и молярную массу:
Масса карбоната натрия = Количество молей карбоната натрия * Молярная масса карбоната натрия.
Масса карбоната натрия = 0,6625 моль * 106 г/моль = 70,24 г.
c) Рассчитаем массовую долю карбоната натрия в растворе, используя его массу и массу раствора:
Массовая доля карбоната натрия = (Масса карбоната натрия / Масса раствора) * 100%.
Массовая доля карбоната натрия = (70,24 г / 480 г) * 100% = 14,6%.
9. Таким образом, на выходе получаем следующие результаты:
— Масса гидрокарбоната натрия (NaHCO3) = 111,3 г.
— Массовая доля гидрокарбоната натрия (NaHCO3) в растворе = 23,19%.
— Масса карбоната натрия (Na2CO3) = 70,24 г.
— Массовая доля карбоната натрия (Na2CO3) в растворе = 14,6%.
Помните, что решение задачи основывается на предположении, что все реакции проходят полностью и без потерь вещества.