дано:
объем газа (н. у.) = 4,48 дм3 = 4,48 * 10^-3 м3
масса осадка = 7,80 г
найти:
массовую долю карбоната натрия в исходной смеси.
решение:
1. Рассчитаем количество молей образовавшегося газа. При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л. Значит:
количество молей газа = объем газа / 22,4 л = 4,48 дм3 / 22,4 дм3/моль = 0,20 моль.
2. Газ, образующийся при реакции с соляной кислотой, является углекислым газом (CO2). Реакция между карбонатом натрия (Na2CO3) и соляной кислотой выглядит так:
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2↑.
Из уравнения видно, что на 1 моль Na2CO3 образуется 1 моль CO2. Таким образом, количество Na2CO3 в смеси:
количество Na2CO3 = количество CO2 = 0,20 моль.
3. Теперь рассчитаем массу Na2CO3, используя его молярную массу:
молярная масса Na2CO3 = 2 * 23 (Na) + 12 (C) + 3 * 16 (O) = 46 + 12 + 48 = 106 г/моль.
масса Na2CO3 = количество Na2CO3 * молярная масса = 0,20 моль * 106 г/моль = 21,2 г.
4. Образовавшийся осадок состоит из силиката натрия (Na2SiO3), который реагирует с соляной кислотой по следующему уравнению:
Na2SiO3 + 2HCl → 2NaCl + H2SiO3.
При этом на 1 моль Na2SiO3 образуется 1 моль осадка (H2SiO3). То есть:
количество Na2SiO3 = масса осадка / молярная масса Na2SiO3.
Для определения молярной массы Na2SiO3:
молярная масса Na2SiO3 = 2 * 23 (Na) + 28 (Si) + 3 * 16 (O) = 46 + 28 + 48 = 122 г/моль.
Таким образом:
массa Na2SiO3 = 7,80 г,
количество Na2SiO3 = 7,80 г / 122 г/моль ≈ 0,064 mоль.
5. Находим общую массу смеси:
масса смеси = масса Na2CO3 + масса Na2SiO3 = 21,2 г + 7,80 г = 29,0 г.
6. Рассчитываем массовую долю карбоната натрия в смеси:
массовая доля Na2CO3 = (масса Na2CO3 / масса смеси) * 100% = (21,2 г / 29,0 г) * 100% ≈ 73,45%.
ответ:
массовая доля карбоната натрия в исходной смеси ≈ 73,45%.