В 100 г воды растворили 20 г гидроксида натрия, после чего этим раствором было поглощено 6,72 л (н. у. ) углекислого газа. Рассчитайте массовые доли карбоната и гидрокарбоната натрия в конечном растворе. Массовая доля карбоната натрия Na2CO3:Массовая доля гидрокарбоната натрия NaHCO3:

w(Na2CO3) = 8,2%

w(NaHCO3) = 13%

Реакция:

4NaOH + H2O + 3CO2 = Na2CO3 + 2NaHCO3 + 2H2O

Дано:

m(H2O)1 = 100 г

m(NaOH) = 20 г

V(CO2) = 6,72 л

Найти:

w(Na2CO3) - ?

w(NaHCO3) - ?

Решение:

1. Найдём количество всех известных веществ

n(NaOH) = m(NaOH) / M(NaOH) = 20 / 40 = 0,5 моль

n(H2O)1 = m(H2O)1 / M(H2O)1 = 100 / 18 = 5,56 моль

n(CO2) = V(CO2) / Vm = 6,72 / 22,4 = 0,3 моль

2. Далее необходимо проверить отношений количества веществ к их массе, потому что они могут оказаться неравными

m(CO2) = n(CO2) * M(CO2) = 0,3 * 44 = 13,2 г

n(NaOH) : m(NaOH) = 0,5 / 20 = 0,025

n(CO2) : m(CO2) = 0,3 / 13,2 = 0,023

Как видно, реагенты не взяты в стехиометрических (равных) количествах, поэтому расчёт ведём по реагенту, взятом в недостатке, т. к. он прореагирует неполностью. этим веществом является CO2, поэтому далее расчёты ведём по нему.

3. Определим массы некоторых продуктов реакции.

0,3 / 3 = n(Na2CO3) / 1 -> n(Na2CO3) = 0,1 моль

m(Na2CO3) = nM = 0,1 * 106 = 10,6 г

0,3 / 3 = n(NaHCO3) / 2 -> n(NaHCO3) = 0,3*2/3 = 0,2 моль

m(NaHCO3) = nM = 0,2 * 84 = 16,8 г

4. Перед расчётом надо понять, сколько воды прореагировало, а сколько осталось в качетсве растворителя. (Расчёт тоже ведём по CO2!)

0,3 / 3 = n(H2O) / 3 -> n(H2O) = 0,3 моль

m(H2O) = nM = 0,3 * 18 = 5,4 г - данное количество H2O участвовало в реакции, т. е. 1,8 г H2O прореагировало, образуя новые вещества, и образовалось 3,6 г новой H2O. т. е. было 100 г H2O, а стало 100 - 1,8 + 3,6 = 101,8 г.

5. Найдём общую массу полученного раствора и -> массовые доли.

101,8 + 10,6 + 16,8 = 129,2 г

w(Na2CO3) = m(Na2CO3) / m(раствор) = 10,6 / 129,2 = 0,082 или 8,2%

w(NaHCO3) = m(NaHCO3) / m(раствор) = 16,8 / 129,2 = 0,13 или 13%