Решение: Прокаливание гидрокарбоната натрия
Гидрокарбонат натрия массой 43,34 г прокалили до постоянной массы. Остаток растворили в избытке соляной кислоты. Получившийся при этом газ пропустили через 100 г 10%-ного раствора гидроксида натрия. Определите состав и массу образовавшейся соли, её массовую долю в растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Решение по шагам
11 шаговПри прокаливании гидрокарбонат натрия разлагается с образованием карбоната натрия, углекислого газа и воды.
$$2\mathrm{NaHCO_3} \rightarrow \mathrm{Na_2CO_3}+\mathrm{CO_2}+\mathrm{H_2O}$$Вычислим количество вещества исходного гидрокарбоната натрия:
$$M(\mathrm{NaHCO_3})=84\ \mathrm{г/моль};\quad n(\mathrm{NaHCO_3})=\frac{43{,}34\ \mathrm{г}}{84\ \mathrm{г/моль}}=0{,}516\ \mathrm{моль}$$По уравнению реакции образуется в два раза меньше карбоната натрия и углекислого газа:
$$n(\mathrm{Na_2CO_3})=n(\mathrm{CO_2})=\frac{0{,}516}{2}=0{,}258\ \mathrm{моль}$$Карбонат натрия реагирует с избытком соляной кислоты с выделением дополнительного углекислого газа.
$$\mathrm{Na_2CO_3}+2\mathrm{HCl}\rightarrow 2\mathrm{NaCl}+\mathrm{H_2O}+\mathrm{CO_2}$$Количество углекислого газа, получившегося при взаимодействии остатка с кислотой, равно количеству карбоната натрия, то есть $0{,}258$ моль.
$$n(\mathrm{CO_2})=0{,}258\ \mathrm{моль}$$В исходном растворе гидроксида натрия содержится:
$$m(\mathrm{NaOH})=100\ \mathrm{г}\cdot 0{,}10=10\ \mathrm{г};\quad n(\mathrm{NaOH})=\frac{10\ \mathrm{г}}{40\ \mathrm{г/моль}}=0{,}25\ \mathrm{моль}$$Так как углекислого газа немного больше, чем гидроксида натрия, щёлочь является лимитирующим веществом. Образуется гидрокарбонат натрия:
$$\mathrm{CO_2}+\mathrm{NaOH}\rightarrow\mathrm{NaHCO_3}$$Количество вещества и масса образовавшейся соли:
$$n(\mathrm{NaHCO_3})=n(\mathrm{NaOH})=0{,}25\ \mathrm{моль};\quad m(\mathrm{NaHCO_3})=0{,}25\ \mathrm{моль}\cdot84\ \mathrm{г/моль}=21\ \mathrm{г}$$В раствор поглощается $0{,}25$ моль углекислого газа. Его масса равна:
$$m(\mathrm{CO_2})=0{,}25\ \mathrm{моль}\cdot44\ \mathrm{г/моль}=11\ \mathrm{г}$$Масса конечного раствора равна сумме массы исходного раствора и массы поглощённого газа:
$$m_{\text{раствора}}=100\ \mathrm{г}+11\ \mathrm{г}=111\ \mathrm{г}$$Массовая доля гидрокарбоната натрия в конечном растворе:
$$\omega(\mathrm{NaHCO_3})=\frac{21\ \mathrm{г}}{111\ \mathrm{г}}\cdot100\%=18{,}9\%$$Образуется гидрокарбонат натрия $\mathrm{NaHCO_3}$ массой $21$ г. Его массовая доля в конечном растворе составляет $18{,}9\%$.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Не учитывать выделение углекислого газа при взаимодействии остатка с соляной кислотой.
Считать, что при пропускании углекислого газа через раствор всегда образуется карбонат натрия.
Не определить лимитирующее вещество при взаимодействии $\mathrm{CO_2}$ с $\mathrm{NaOH}$.
Рассчитать массовую долю соли относительно исходной массы раствора, не прибавив массу поглощённого углекислого газа.