Какие массы и массовые доли солей образовались в растворе после того, как углекислый газ, образовавшийся при сжигании 15 г угля, был пропущен через 480 г 10%-ного раствора гидроксида натрия? Ответ: 67,2 г и 12,82% для NaHCOз; 21,2 г и 4,04% для Na2COз.
Звездопад_В_Космосе
Давайте решим данную задачу пошагово.
Шаг 1: Вычисление количества углекислого газа, образующегося при сжигании 15 г угля.
Для этого нужно учесть химическую реакцию сжигания угля:
\[
C + O_2 \rightarrow CO_2
\]
Из уравнения реакции видно, что каждый атом углерода объединяется с одной молекулой \(O_2\) и образует одну молекулу \(CO_2\).
Молярная масса углерода (\(C\)) равна 12 г/моль, а молярная масса \(O_2\) равна 32 г/моль.
Так как у нас 15 г угля, мы можем вычислить количество молей углерода путем деления массы на молярную массу:
\[
n_{C} = \frac{{15 \, \text{г}}}{{12 \, \text{г/моль}}} = 1,25 \, \text{моль}
\]
Так как для образования одной молекулы \(CO_2\) требуется одна молекула \(C\), то количество молей \(CO_2\) будет таким же:
\[
n_{CO_2} = 1,25 \, \text{моль}
\]
Шаг 2: Рассчет массы и массовых долей солей в растворе после прохождения углекислого газа.
Мы имеем 480 г 10%-ного раствора гидроксида натрия. Это означает, что в 100 г раствора содержится 10 г гидроксида натрия и 90 г воды.
Масса гидроксида натрия, содержащегося в 480 г раствора, можно вычислить следующим образом:
\[
m_{NaOH} = \frac{{10 \, \text{г}}}{{100 \, \text{г}}} \cdot 480 \, \text{г} = 48 \, \text{г}
\]
Масса воды в растворе равна разности массы раствора и массы гидроксида натрия:
\[
m_{\text{воды}} = 480 \, \text{г} - 48 \, \text{г} = 432 \, \text{г}
\]
Шаг 3: Рассчет количества реагентов в растворе после прохождения углекислого газа.
После прохождения углекислого газа происходит реакция между \(CO_2\) и \(NaOH\) с образованием солей \(NaHCO_3\) и \(Na_2CO_3\).
Для начала рассчитаем количество \(CO_2\) в молях, зная его молярную массу равную 44 г/моль:
\[
n_{CO_2} = \frac{{48 \, \text{г}}}{{44 \, \text{г/моль}}} = 1,09 \, \text{моль}
\]
Согласно уравнению реакции, каждая молекула \(CO_2\) реагирует с одной молекулой \(NaOH\), поэтому количество \(NaOH\) также будет равно 1,09 моль.
Шаг 4: Рассчитаем массу и массовые доли солей.
Масса \(NaHCO_3\) в растворе будет равна массе \(CO_2\), так как каждая молекула \(CO_2\) реагирует с \(NaOH\) и превращается в массу \(NaHCO_3\).
\[
m_{NaHCO_3} = n_{CO_2} \cdot \text{молярная масса \(NaHCO_3\)}
\]
Молярная масса \(NaHCO_3\) равна:
\[
\text{молярная масса \(Na\) (22 г/моль) + молярная масса \(H\) (1 г/моль) + молярная масса \(C\) (12 г/моль) + 3 \cdot \text{молярная масса \(O\) (16 г/моль)}} = 84 г/моль
\]
Подставляя значения, получим:
\[
m_{NaHCO_3}= 1,09 \, \text{моль} \cdot 84 \, \text{г/моль} = 91,6 \, \text{г}
\]
Массовая доля \(NaHCO_3\) в растворе будет равна:
\[
\text{массовая доля \(NaHCO_3\)} = \frac{{m_{NaHCO_3}}}{{m_{\text{раствора}}}} \cdot 100\%
\]
Подставляя значения, получим:
\[
\text{массовая доля \(NaHCO_3\)} = \frac{{91,6 \, \text{г}}}{{480 \, \text{г}}} \cdot 100\% \approx 19,08\%
\]
Масса \(Na_2CO_3\) в растворе будет равна разности между массой \(CO_2\) и массой \(NaHCO_3\):
\[
m_{Na_2CO_3} = n_{CO_2} \cdot \text{молярная масса \(Na_2CO_3\)} - m_{NaHCO_3}
\]
Молярная масса \(Na_2CO_3\) равна:
\[
\text{молярная масса \(Na\) (22 г/моль) + молярная масса \(C\) (12 г/моль) + 3 \cdot \text{молярная масса \(O\) (16 г/моль)}} = 106 г/моль
\]
Подставляя значения, получим:
\[
m_{Na_2CO_3} = 1,09 \, \text{моль} \cdot 106 \, \text{г/моль} - 91,6 \, \text{г} = 21,24 \, \text{г}
\]
Массовая доля \(Na_2CO_3\) в растворе будет равна:
\[
\text{массовая доля \(Na_2CO_3\)} = \frac{{m_{Na_2CO_3}}}{{m_{\text{раствора}}}} \cdot 100\%
\]
Подставляя значения, получим:
\[
\text{массовая доля \(Na_2CO_3\)} = \frac{{21,24 \, \text{г}}}{{480 \, \text{г}}} \cdot 100\% \approx 4,43\%
\]
Итак, получаем окончательный ответ:
Массы солей, образовавшихся в растворе после прохождения углекислого газа, равны 67,2 г (for \(NaHCO_3\)) и 21,2 г (for \(Na_2CO_3\)).
Массовые доли солей составляют 12,82% (for \(NaHCO_3\)) и 4,43% (for \(Na_2CO_3\)).
Шаг 1: Вычисление количества углекислого газа, образующегося при сжигании 15 г угля.
Для этого нужно учесть химическую реакцию сжигания угля:
\[
C + O_2 \rightarrow CO_2
\]
Из уравнения реакции видно, что каждый атом углерода объединяется с одной молекулой \(O_2\) и образует одну молекулу \(CO_2\).
Молярная масса углерода (\(C\)) равна 12 г/моль, а молярная масса \(O_2\) равна 32 г/моль.
Так как у нас 15 г угля, мы можем вычислить количество молей углерода путем деления массы на молярную массу:
\[
n_{C} = \frac{{15 \, \text{г}}}{{12 \, \text{г/моль}}} = 1,25 \, \text{моль}
\]
Так как для образования одной молекулы \(CO_2\) требуется одна молекула \(C\), то количество молей \(CO_2\) будет таким же:
\[
n_{CO_2} = 1,25 \, \text{моль}
\]
Шаг 2: Рассчет массы и массовых долей солей в растворе после прохождения углекислого газа.
Мы имеем 480 г 10%-ного раствора гидроксида натрия. Это означает, что в 100 г раствора содержится 10 г гидроксида натрия и 90 г воды.
Масса гидроксида натрия, содержащегося в 480 г раствора, можно вычислить следующим образом:
\[
m_{NaOH} = \frac{{10 \, \text{г}}}{{100 \, \text{г}}} \cdot 480 \, \text{г} = 48 \, \text{г}
\]
Масса воды в растворе равна разности массы раствора и массы гидроксида натрия:
\[
m_{\text{воды}} = 480 \, \text{г} - 48 \, \text{г} = 432 \, \text{г}
\]
Шаг 3: Рассчет количества реагентов в растворе после прохождения углекислого газа.
После прохождения углекислого газа происходит реакция между \(CO_2\) и \(NaOH\) с образованием солей \(NaHCO_3\) и \(Na_2CO_3\).
Для начала рассчитаем количество \(CO_2\) в молях, зная его молярную массу равную 44 г/моль:
\[
n_{CO_2} = \frac{{48 \, \text{г}}}{{44 \, \text{г/моль}}} = 1,09 \, \text{моль}
\]
Согласно уравнению реакции, каждая молекула \(CO_2\) реагирует с одной молекулой \(NaOH\), поэтому количество \(NaOH\) также будет равно 1,09 моль.
Шаг 4: Рассчитаем массу и массовые доли солей.
Масса \(NaHCO_3\) в растворе будет равна массе \(CO_2\), так как каждая молекула \(CO_2\) реагирует с \(NaOH\) и превращается в массу \(NaHCO_3\).
\[
m_{NaHCO_3} = n_{CO_2} \cdot \text{молярная масса \(NaHCO_3\)}
\]
Молярная масса \(NaHCO_3\) равна:
\[
\text{молярная масса \(Na\) (22 г/моль) + молярная масса \(H\) (1 г/моль) + молярная масса \(C\) (12 г/моль) + 3 \cdot \text{молярная масса \(O\) (16 г/моль)}} = 84 г/моль
\]
Подставляя значения, получим:
\[
m_{NaHCO_3}= 1,09 \, \text{моль} \cdot 84 \, \text{г/моль} = 91,6 \, \text{г}
\]
Массовая доля \(NaHCO_3\) в растворе будет равна:
\[
\text{массовая доля \(NaHCO_3\)} = \frac{{m_{NaHCO_3}}}{{m_{\text{раствора}}}} \cdot 100\%
\]
Подставляя значения, получим:
\[
\text{массовая доля \(NaHCO_3\)} = \frac{{91,6 \, \text{г}}}{{480 \, \text{г}}} \cdot 100\% \approx 19,08\%
\]
Масса \(Na_2CO_3\) в растворе будет равна разности между массой \(CO_2\) и массой \(NaHCO_3\):
\[
m_{Na_2CO_3} = n_{CO_2} \cdot \text{молярная масса \(Na_2CO_3\)} - m_{NaHCO_3}
\]
Молярная масса \(Na_2CO_3\) равна:
\[
\text{молярная масса \(Na\) (22 г/моль) + молярная масса \(C\) (12 г/моль) + 3 \cdot \text{молярная масса \(O\) (16 г/моль)}} = 106 г/моль
\]
Подставляя значения, получим:
\[
m_{Na_2CO_3} = 1,09 \, \text{моль} \cdot 106 \, \text{г/моль} - 91,6 \, \text{г} = 21,24 \, \text{г}
\]
Массовая доля \(Na_2CO_3\) в растворе будет равна:
\[
\text{массовая доля \(Na_2CO_3\)} = \frac{{m_{Na_2CO_3}}}{{m_{\text{раствора}}}} \cdot 100\%
\]
Подставляя значения, получим:
\[
\text{массовая доля \(Na_2CO_3\)} = \frac{{21,24 \, \text{г}}}{{480 \, \text{г}}} \cdot 100\% \approx 4,43\%
\]
Итак, получаем окончательный ответ:
Массы солей, образовавшихся в растворе после прохождения углекислого газа, равны 67,2 г (for \(NaHCO_3\)) и 21,2 г (for \(Na_2CO_3\)).
Массовые доли солей составляют 12,82% (for \(NaHCO_3\)) и 4,43% (for \(Na_2CO_3\)).
Знаешь ответ?