дано:
Масса питьевой соды m_soda = 4,2 г.
Концентрация винного уксуса w_vinegar = 8%.
Плотность винного уксуса ρ_vinegar = 1,01 г/см³.
найти:
1. Объем 8%-ного винного уксуса V_vinegar.
2. Объем углекислого газа V_CO2 (н. у.).
3. Массовую долю ацетата натрия в полученном растворе w_acetate.
решение:
1. Напишем уравнение реакции между питьевой содой и уксусной кислотой:
NaHCO3 + CH3COOH → CH3COONa + CO2 + H2O.
2. Найдем количество молей питьевой соды:
Молярная масса NaHCO3 = M_Na + M_H + M_C + 3 * M_O = 23 + 1 + 12 + 3 * 16 = 84 г/моль.
n_soda = m_soda / M_soda = 4,2 г / 84 г/моль ≈ 0,050 моль.
3. По уравнению реакции видно, что 1 моль питьевой соды реагирует с 1 моль уксусной кислоты. Значит, потребуется 0,050 моль уксусной кислоты.
4. Найдем массу уксусной кислоты:
Молярная масса уксусной кислоты (CH3COOH) = 12 + 2 + 16 = 60 г/моль.
m_acid = n_acid * M_acid = 0,050 моль * 60 г/моль = 3,0 г.
5. Теперь найдем массу 8%-ного винного уксуса, содержащего 3,0 г уксусной кислоты:
w_vinegar = (m_acid / m_vinegar) * 100%,
где m_vinegar - масса винного уксуса.
6. Подставим известные величины:
8 = (3,0 / m_vinegar) * 100%.
7. Упростим уравнение:
m_vinegar = 3,0 / 0,08 = 37,5 г.
8. Теперь найдем объем 8%-ного уксуса:
V_vinegar = m_vinegar / ρ_vinegar = 37,5 г / 1,01 г/см³ ≈ 37,13 см³.
9. Для нахождения объема выделившегося углекислого газа используем закон идеальных газов (при н.у. 1 моль газа занимает 22,4 л):
По уравнению реакции 1 моль NaHCO3 дает 1 моль CO2, следовательно, количество образовавшегося CO2 равно количеству NaHCO3:
n_CO2 = n_soda = 0,050 моль.
V_CO2 = n_CO2 * 22,4 л/моль = 0,050 моль * 22,4 л/моль = 1,12 л = 1120 см³.
10. Теперь найдем массовую долю ацетата натрия в растворе:
Масса полученного ацетата натрия равна массе питьевой соды (в расчете на эквиваленты):
m_acetate = m_soda = 4,2 г.
Общая масса раствора:
m_total = m_vinegar + m_acetate = 37,5 г + 4,2 г = 41,7 г.
w_acetate = (m_acetate / m_total) * 100% = (4,2 г / 41,7 г) * 100% ≈ 10,08%.
ответ:
1. Объем 8%-ного винного уксуса составляет примерно 37,13 см³.
2. Объем выделившегося углекислого газа составляет 1120 см³.
3. Массовая доля ацетата натрия в полученном растворе составляет примерно 10,08%.