Смесь оксида углерода(II) и оксида углерода(IV) объёмом (н. у.) 5,0 дм3 пропустили через избыток раствора гидроксида натрия. В результате реакции объём (н. у.) газа уменьшился до 2,0 дм3. Рассчитайте массу образовавшегося карбоната натрия.
от

1 Ответ

Дано:  
Объем смеси газов (V_initial) = 5,0 дм³  
Объем газа после реакции (V_final) = 2,0 дм³  

Найти:  
Массу образовавшегося карбоната натрия (Na2CO3).

Решение:  
1. Определим объем газа, который прореагировал:  
V_reacted = V_initial - V_final = 5,0 дм³ - 2,0 дм³ = 3,0 дм³

2. Смесь содержит оксид углерода(II) (CO) и оксид углерода(IV) (CO2). Рассмотрим реакции с гидроксидом натрия:  
- CO + NaOH -> NaHCO3 (натрий bicarbonate)
- CO2 + NaOH -> Na2CO3 + H2O

3. Обозначим количество вещества CO как n_CO, а количество CO2 как n_CO2. В результате реакции образуется:  
- n_NaHCO3 из CO
- n_Na2CO3 из CO2

4. Теперь составим уравнение для объемов. Предположим, что объемы газов пропорциональны количеству вещества:  
n_total = n_CO + n_CO2 = V_initial / Vm (где Vm = 22,4 л/моль при н. у.).  
Таким образом, общее количество вещества до реакции:  
n_total = 5,0 дм³ / 22,4 л/моль ≈ 0,223 моль.

5. После реакции осталось 2,0 дм³, значит:  
n_left = V_final / Vm = 2,0 дм³ / 22,4 л/моль ≈ 0,089 моль.

6. Общее количество реагировавших газов:  
n_reacted = n_total - n_left ≈ 0,223 моль - 0,089 моль ≈ 0,134 моль.

7. Разделим объем реагировавших газов на количество образовавшихся продуктов:  
- Пусть x - это объем CO, тогда (3,0 - x) - это объем CO2.  
С учетом стехиометрии реакций получаем:  
x + 2*(3,0 - x) = 3,0 моль (из CO и CO2 образуются соответственно NaHCO3 и Na2CO3).

8. Отсюда определим, что конечные продукты NaHCO3 и Na2CO3 можно найти через реакции:  
Для NaHCO3: n_CO = V_CO / Vm = x / 22,4  
Для Na2CO3: n_CO2 = V_CO2 / Vm = (3,0 - x) / 22,4  

9. На основании стехиометрии, мы знаем, что:  
m(Na2CO3) = n_Na2CO3 * M(Na2CO3), где M(Na2CO3) = 105,99 г/моль.  
Количество Na2CO3 будет равно количеству CO2, так как каждый моль CO2 дает 1 моль Na2CO3.

10. Объем CO2 = (3,0 - x), и так как CO = x, можем выразить массу через количество реагировавшего CO2:  
0,134 моль = x + 2*(3,0 - x) → x = 0,134 моль;  
n_Na2CO3 = 0,134 моль.

11. Подставляем в формулу для массы:  
m(Na2CO3) = 0,134 моль * 105,99 г/моль ≈ 14,19 г.

Ответ:  
Масса образовавшегося карбоната натрия составляет примерно 14,19 г.
от