дано:
Масса питьевой соды m_soda = 42 г.
Концентрация уксусной эссенции w_acid = 70%.
Молярная масса уксусной кислоты (CH3COOH) = 60 г/моль.
найти:
1. Массу уксусной эссенции m_acid.
2. Объем дистиллированной воды V_water.
решение:
1. Сначала найдем количество молей питьевой соды:
Молярная масса NaHCO3 = 23 + 1 + 12 + 3 * 16 = 84 г/моль.
n_soda = m_soda / M_soda = 42 г / 84 г/моль = 0,500 моль.
2. Из уравнения реакции:
NaHCO3 + CH3COOH → CH3COONa + CO2 + H2O,
видно, что 1 моль NaHCO3 реагирует с 1 моль уксусной кислоты. Значит, для 0,500 моль питьевой соды потребуется 0,500 моль уксусной кислоты.
3. Рассчитаем массу уксусной кислоты:
m_acid = n_acid * M_acid = 0,500 моль * 60 г/моль = 30 г.
4. Теперь найдем массу уксусной эссенции, которая содержит 30 г уксусной кислоты и имеет концентрацию 70%:
w_acid = (m_acid / m_vinegar) * 100%,
где m_vinegar - масса уксусной эссенции.
5. Подставим известные величины:
70 = (30 / m_vinegar) * 100%.
6. Упростим уравнение:
m_vinegar = 30 / 0,70 ≈ 42,86 г.
7. Теперь определим объем дистиллированной воды. Для этого учтем, что в реакции образуется вода, и добавление дополнительной воды зависит от того, сколько воды нам нужно для получения тригидрата ацетата натрия. Молярная масса тригидрата ацетата натрия (CH3COONa * 3H2O) равна 136 г/моль, как мы уже считали ранее.
8. Для получения тригидрата ацетата натрия необходимо учитывать, что часть воды поступает из уксусной кислоты, а часть — из дистиллированной воды. В реакции выделяется 1 моль воды на 1 моль уксусной кислоты, и поскольку у нас 0,500 моль уксусной кислоты, то из этой реакции получится 0,500 моль воды.
9. Рассчитаем массу полученной воды из реакции:
m_water_from_reaction = n_soda * M_water = 0,500 моль * 18 г/моль = 9 г.
10. Таким образом, нам не потребуется добавлять дистиллированную воду, так как 9 г воды покрывает необходимые условия для получения тригидрата. Если необходимо добавить еще немного воды для растворения, это будет зависеть от желаемой консистенции раствора.
ответ:
1. Масса уксусной эссенции составляет примерно 42,86 г.
2. Объем дистиллированной воды можно считать минимальным, так как образуется 9 г воды в процессе реакции.