Дано:
- объем газа при прокаливании смеси: 3,36 л (н. у.)
- объем газа при обработке смеси кислотой: 12,32 л (н. у.)
- масса смеси карбоната и гидрокарбоната натрия
Найти:
- массовую долю гидрокарбоната натрия в смеси
Решение:
1. Определим количество моль газа, выделившегося при прокаливании смеси. Объем газа при н. у. равен 22,4 л/моль.
Количество моль газа при прокаливании:
n1 = 3,36 л / 22,4 л/моль = 0,15 моль
Прокаливание смеси карбоната натрия (Na2CO3) и гидрокарбоната натрия (NaHCO3) дает следующий газ:
2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O
CO2 выделяется при разложении гидрокарбоната натрия:
2 моль NaHCO3 дают 1 моль CO2
Количество моль CO2 = 0,15 моль
Количество моль NaHCO3 = 0,15 моль * 2 = 0,30 моль
2. Определим количество моль газа, выделившегося при реакции с серной кислотой.
Количество моль газа при реакции с кислотой:
n2 = 12,32 л / 22,4 л/моль = 0,55 моль
Реакция с серной кислотой (H2SO4):
Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2 + H2O
NaHCO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2 + H2O
CO2 выделяется при реакции с серной кислотой.
Количество моль CO2 из смеси:
n_CO2 = 0,55 моль
3. Определим количество моль Na2CO3 и NaHCO3 в смеси.
Поскольку CO2 выделяется как из Na2CO3, так и из NaHCO3:
На основе уравнения:
n_CO2 = n_Na2CO3 + n_NaHCO3
Зная, что количество моль CO2 из NaHCO3 = 0,30 моль, а общее количество CO2 = 0,55 моль,
Количество моль Na2CO3 = 0,55 моль - 0,30 моль = 0,25 моль
4. Найдем массу NaHCO3 и Na2CO3.
Масса NaHCO3:
m_NaHCO3 = 0,30 моль * 84 г/моль = 25,2 г
Масса Na2CO3:
m_Na2CO3 = 0,25 моль * 106 г/моль = 26,5 г
5. Найдем массовую долю гидрокарбоната натрия.
Общая масса смеси = 25,2 г + 26,5 г = 51,7 г
Массовая доля NaHCO3:
w(NaHCO3) = (25,2 г / 51,7 г) * 100% ≈ 48,74%
Ответ:
массовая доля NaHCO3 = 48,74%