Сколько литров углекислого газа будет получено из 1130 г смеси Na2CO3, NaHCO3 и 2H2O при а) нагревании, б) воздействии

Для решения данной задачи нам необходимо рассмотреть оба случая: нагревание и воздействие избытком соляной кислоты. Давайте начнем с первого случая.

а) Нагревание.

1. Необходимо рассчитать количество углекислого газа, которое будет выделяться при нагревании 1130 г смеси Na2CO3, NaHCO3 и 2H2O.

2. Сначала определим количество вещества каждого компонента. Для этого воспользуемся химическими уравнениями реакций.

Известно, что Na2CO3 и NaHCO3 взаимодействуют с нагреванием и образуют углекислый газ:

\[\mathrm{Na2CO3 \xrightarrow{нагрев} Na2O + CO2}\]
\[\mathrm{NaHCO3 \xrightarrow{нагрев} Na2CO3 + CO2 + H2O}\]

3. Рассмотрим массовые соотношения между веществами.

Молярная масса Na2CO3: \(2 \times 22.99 + 12.01 + 3 \times 16.00 = 105.99\) г/моль
Молярная масса NaHCO3: \(22.99 + 12.01 + 3 \times 16.00 = 84.01\) г/моль
Молярная масса CO2: \(12.01 + 2 \times 16.00 = 44.01\) г/моль

4. Рассчитаем массу Na2CO3, NaHCO3 и CO2 в данной смеси:

Масса Na2CO3 = \(\frac{{105.99 \times \text{масса Na2CO3}}}}{{105.99 + 84.01 + 2 \times 18.02}}\)
Масса NaHCO3 = \(\frac{{84.01 \times \text{масса NaHCO3}}}}{{105.99 + 84.01 + 2 \times 18.02}}\)

5. Так как Na2CO3 и NaHCO3 образуют CO2, то масса CO2 будет равна сумме масс Na2CO3 и NaHCO3:

Масса CO2 = \(105.99 \times \frac{{\text{масса Na2CO3}}}{{105.99 + 84.01 + 2 \times 18.02}} + 84.01 \times \frac{{\text{масса NaHCO3}}}{{105.99 + 84.01 + 2 \times 18.02}}\)

6. Теперь рассчитаем количество вещества (в молях) CO2, используя его массу и молярную массу:

Количество вещества CO2 = \(\frac{{\text{масса CO2}}}{{\text{молярная масса CO2}}}\)

7. Наконец, найдем количество углекислого газа в литрах. Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа:

\(V = n \times V_{\text{молярный}} \times \frac{P}{RT}\)

Где:
\(V\) - объем углекислого газа в литрах,
\(n\) - количество вещества CO2 в молях,
\(V_{\text{молярный}}\) - молярный объем газа при нормальных условиях (22.4 л/моль),
\(P\) - давление (стандартное атмосферное давление - 1 атм),
\(R\) - универсальная газовая постоянная (\(0.08206 \ \frac{\text{атм} \cdot \text{л}}{\text{моль} \cdot \text{К}}\)),
\(T\) - температура (обычно принимается комнатная температура - 298 К).

Таким образом, в нашем случае:

\(V = n \times 22.4 \times \frac{1}{0.08206 \times 298}\)

8. Вычислим \(V\) и получим конечный ответ.

б) Воздействие избытком соляной кислоты.

1. Теперь рассмотрим воздействие избытком соляной кислоты на смесь Na2CO3, NaHCO3 и 2H2O.

2. Известно, что реакция между соляной кислотой и содовыми соединениями приводит к образованию углекислого газа:

\[\mathrm{Na2CO3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + CO2 + H2O}\]
\[\mathrm{2NaHCO3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + 2CO2 + 2H2O}\]

3. Рассмотрим массовые соотношения между веществами.

Молярная масса Na2CO3: \(105.99\) г/моль
Молярная масса NaHCO3: \(84.01\) г/моль
Молярная масса CO2: \(44.01\) г/моль
Молярная масса HCl: \(36.46\) г/моль

4. Рассчитаем количество вещества Na2CO3, NaHCO3, CO2 и HCl в данной смеси:

Количество вещества Na2CO3 = \(\frac{{105.99 \times \text{масса Na2CO3}}}}{{105.99 + 2 \times 36.46 + 84.01 + 2 \times 18.02}}\)
Количество вещества NaHCO3 = \(\frac{{84.01 \times \text{масса NaHCO3}}}}{{105.99 + 2 \times 36.46 + 84.01 + 2 \times 18.02}}\)
Количество вещества CO2 = \(\frac{{44.01 \times \text{масса CO2}}}}{{105.99 + 2 \times 36.46 + 84.01 + 2 \times 18.02}}\)
Количество вещества HCl = \(\frac{{36.46 \times \text{масса HCl}}}}{{105.99 + 2 \times 36.46 + 84.01 + 2 \times 18.02}}\)

5. После реакции все Na2CO3 и NaHCO3 должны полностью прореагировать, поэтому количество вещества CO2 будет равно сумме количества вещества Na2CO3 и NaHCO3:

Количество вещества CO2 = \(105.99 \times \frac{{\text{масса Na2CO3}}}{{105.99 + 2 \times 36.46 + 84.01 + 2 \times 18.02}} + 84.01 \times \frac{{\text{масса NaHCO3}}}{{105.99 + 2 \times 36.46 + 84.01 + 2 \times 18.02}}\)

6. Теперь рассчитаем количество вещества CO2 в молях:

Количество вещества CO2 = \(\frac{{\text{масса CO2}}}{{\text{молярная масса CO2}}}\)

7. Наконец, найдем количество углекислого газа в литрах, используя уравнение состояния идеального газа:

\(V = n \times V_{\text{молярный}} \times \frac{P}{RT}\)

Таким образом, в нашем случае:

\(V = n \times 22.4 \times \frac{1}{0.08206 \times 298}\)

8. Вычислим \(V\) и получим конечный ответ.

Надеюсь, эти пошаговые решения помогут вам понять, как решить данную задачу.