Дано:
- Масса карбоната натрия (Na2CO3) = 12,0 г
- Масса соляной кислоты (HCl) = 212 г
- Массовая доля HCl в растворе = 0,060
Найти:
- Объем углекислого газа (CO2), выделяющегося при реакции.
Решение:
1. Сначала найдем количество вещества карбоната натрия. Молярная масса Na2CO3:
M(Na2CO3) = 2 * M(Na) + M(C) + 3 * M(O)
= 2 * 23,0 + 12,0 + 3 * 16,0
= 46,0 + 12,0 + 48,0
= 106,0 г/моль.
Количество вещества Na2CO3:
n(Na2CO3) = m / M = 12,0 г / 106,0 г/моль ≈ 0,113 моль.
2. Теперь найдем массу HCl в растворе.
Масса HCl = массовая доля * масса раствора
Масса раствора = масса HCl / массовая доля.
Масса раствора = 212 г / 0,060 ≈ 3533,33 г.
Масса HCl = 0,060 * 3533,33 г ≈ 212 г (проверка верна).
3. Найдем количество вещества HCl:
M(HCl) = 36,5 г/моль.
n(HCl) = m / M = 212 г / 36,5 г/моль ≈ 5,80 моль.
4. Реакция между карбонатом натрия и соляной кислотой:
Na2CO3 + 2 HCl → 2 NaCl + CO2 + H2O.
Из уравнения видно, что 1 моль Na2CO3 реагирует с 2 моль HCl, чтобы образовать 1 моль CO2.
5. Определим, кто является лимитирующим реагентом. Для 0,113 моль Na2CO3 необходимо:
0,113 моль Na2CO3 * 2 = 0,226 моль HCl.
Так как у нас есть 5,80 моль HCl, то Na2CO3 является лимитирующим реагентом.
6. Выделится 0,113 моль CO2.
7. Найдем объем CO2 при н.у. (нормальные условия). При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л:
V(CO2) = n(CO2) * V(моль) = 0,113 моль * 22,4 л/моль ≈ 2,53 л.
Ответ:
При добавлении 12,0 г карбоната натрия к 212 г соляной кислоты выделится примерно 2,53 литра углекислого газа.