Дано:
- Масса натриевой соли уксусной кислоты (CH3COONa) = 24,6 г.
- Масса гидроксида натрия (NaOH) = 16 г.
- Объем полученной смеси газов = 17,92 дм3 (н. у.).
- Концентрация бромной воды = 3 % (по массе).
- Плотность бромной воды (ρ) = 1,02 г/см3.
Найти:
- Объем 3%-ной бромной воды, который может обесцветить полученную смесь газов.
- Увеличение массы склянки с бромной водой в граммах.
Решение:
1. Определим реакцию между натриевой солью уксусной кислоты и гидроксидом натрия:
CH3COONa + NaOH → CH3COONa * Na + H2O.
В ходе реакции образуется ацетат натрия и вода, но газа не выделяется.
Однако, когда ацетат натрия взаимодействует с кислотами или другими веществами, может образовываться углекислый газ, если добавляется, например, кислота.
2. Предположим, что образовавшийся газ — это водород (H2), который может быть выделен в процессе взаимодействия NaOH с уксусной кислотой или другими источниками.
3. Теперь рассчитаем количество молей газов в смеси:
Используем уравнение состояния идеального газа:
V = nRT/P, где R = 0,0821 л*атм/(моль*K), T = 273 K, P = 1 атм.
n = V / (RT/P) = 17,92 дм3 / 22,4 дм3/моль ≈ 0,799 моль.
4. Если в смеси есть этилен (C2H4), то он обесцвечивает бромную воду. На 1 моль C2H4 требуется 1 моль брома (Br2):
C2H4 + Br2 → C2H4Br2.
5. Рассчитаем массу брома для обесцвечивания:
Молярная масса брома (Br2) = 2 * 79,9 г/моль = 159,8 г/моль.
Для 0,799 моль C2H4 потребуется 0,799 моль брома, что составляет:
m(Br2) = n * M(Br2) = 0,799 моль * 159,8 г/моль ≈ 127,67 г.
6. Теперь рассчитаем, сколько бромной воды необходимо для получения такого количества брома:
Содержимое бромной воды — это 3% брома по массе:
m(брома) = 0,03 * m(бромной воды).
Обозначим массу бромной воды как m(бромной воды):
127,67 г = 0,03 * m(бромной воды) => m(бромной воды) = 127,67 г / 0,03 ≈ 4222,33 г.
7. Теперь переведем массу бромной воды в объем:
V(бромной воды) = m(бромной воды) / ρ = 4222,33 г / 1,02 г/см3 ≈ 4141,51 см3 = 4,14151 дм3.
Увеличение массы склянки с бромной водой будет равно массе бромной воды (с учетом ее 3% содержания брома):
Увеличение массы = 4222,33 г.
Ответ:
Объем 3%-ной бромной воды, который может обесцветить полученную смесь газов, составляет приблизительно 4,14 дм3. Масса склянки с бромной водой увеличится на 4222,33 г.