Question

До розчину натрій карбонату масою 300 г із масовою часткою солі 5 % додали надлишок хлоридної кислоти. Обчисліть об’єм газу, що виділився (н. у.). Очень срочно

Answer 1

Щоб обчислити об'єм газу, що виділився під час реакції, спочатку необхідно визначити хімічну реакцію між натрій карбонатом (Na2CO3) і хлоридною кислотою (HCl). Реакція має наступний вигляд:

Na2CO3 + 2HCl -> 2NaCl + H2O + CO2

Згідно з реакцією, на кожну молекулу натрій карбонату утворюється одна молекула вуглекислого газу (CO2).

Дано масу натрій карбонату: 300 г

Масова частка натрій карбонату в розчині: 5% = 0.05

Для визначення кількості вуглекислого газу (CO2) утвореної під час реакції, спочатку знайдемо кількість речовини натрій карбонату:

Маса натрій карбонату = масова частка * маса розчину

Маса натрій карбонату = 0.05 * 300 г = 15 г

Тепер, знаючи масу натрій карбонату, ми можемо обчислити кількість речовини натрій карбонату (в молях) за допомогою молярної маси (M) натрій карбонату:

Кількість речовини натрій карбонату = маса / молярна маса

Кількість речовини натрій карбонату = 15 г / 105.99 г/моль ≈ 0.141 моль

Захищена реакція показує, що на кожну молекулу натрій карбонату утворюється одна молекула CO2. Отже, кількість газу CO2, що утворюється, дорівнює кількості речовини натрій карбонату:

Кількість газу CO2 = 0.141 моль

Знаючи кількість газу CO2, можемо використати ідеальний газовий закон, щоб обчислити його об'єм. При нормальних умовах (н. у.) 1 моль будь-якого газу займає об'єм 22.4 л.

Об'єм газу CO2 (н. у.) = кількість газу CO2 * об'єм на 1 моль

Об'єм газу CO2 (н. у.) = 0.141 моль * 22.4 л/моль ≈ 3.16 л

Отже, об'єм газу CO2, що виділився під час реакції, становить приблизно 3.16 л (нормальних умовах).

Answer 2

Щоб розв'язати це завдання, спочатку складемо рівняння хімічної реакції між натрій карбонатом (Na2CO3) та хлоридною кислотою (HCl):

\[ Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2 \]

Це рівняння показує, що одна молекула натрій карбонату реагує з двома молекулами хлоридної кислоти, утворюючи дві молекули натрій хлориду, молекулу води та молекулу вуглекислого газу.

Для визначення об'єму газу, що виділився, використовуємо ідеальний газовий закон:

\[ PV = nRT \]

де: - \( P \) - тиск газу, - \( V \) - об'єм газу, - \( n \) - кількість молей газу, - \( R \) - універсальна газова константа (\(0.0821 \, \text{L} \cdot \text{atm} / \text{mol} \cdot \text{K}\)), - \( T \) - температура в кельвінах.

Ми можемо переписати цей закон, щоб визначити об'єм газу:

\[ V = \frac{{nRT}}{{P}} \]

Для знаходження кількості молей газу (\( n \)), використовуємо стехіометрію. Маса натрій карбонату дорівнює 300 г, і масова частка солі у ньому дорівнює 5 %.

\[ n(Na_2CO_3) = \frac{{\text{маса}}}{{\text{молярна маса}}} \]

Молярна маса натрій карбонату (\( Na_2CO_3 \)) складається з мас натрію (Na), вуглецю (C) та кисню (O). Масові числа для цих елементів взято з періодичної системи:

\[ \text{Молярна маса } Na_2CO_3 = 2 \times \text{маса Na} + \text{маса C} + 3 \times \text{маса O} \]

Підставимо масові числа:

\[ \text{Молярна маса } Na_2CO_3 = 2 \times 23 + 12 + 3 \times 16 = 46 + 12 + 48 = 106 \, \text{г/моль} \]

Тепер можемо знайти кількість молей натрій карбонату:

\[ n(Na_2CO_3) = \frac{{300 \, \text{г}}}{{106 \, \text{г/моль}}} \approx 2.83 \, \text{моль} \]

З рівняння реакції видно, що на один моль натрій карбонату утворюється один моль \( CO_2 \), тобто кількість молей \( CO_2 \) теж дорівнює 2.83.

Тепер визначимо тиск газу (\( P \)). До розчину додали надлишок хлоридної кислоти, тобто хлоридної кислоти вистачає для реакції з усім натрій карбонатом. Таким чином, кількість молей хлоридної кислоти дорівнює кількості молей натрій карбонату, тобто 2.83 молі.

Температуру (\( T \)) та універсальну газову константу (\( R \)) приймемо за стандартні умови, тобто \( T = 273 \, \text{K} \) та \( R = 0.0821 \, \text{L} \cdot \text{atm} / \text{mol} \cdot \text{K} \).

\[ V = \frac{{nRT}}{{P}} = \frac{{2.83 \times 0.0821 \times 273}}{{P}} \]

Тепер нам потрібно знайти тиск (\( P \)), щоб визначити об'єм газу. Треба врахувати, що тиск пов'язаний з волюмом за допомогою ідеального газового закону:

\[ PV = nRT \]

\[ P = \frac{{nRT}}{{V}} \]

Підставимо вираз для тиску у формулу об'єму газу:

\[ V = \frac{{2.83 \times 0.0821 \times 273}}{{\frac{{nRT}}{{V}}}} \]

Розрахуємо це вираження:

\[ V = \frac{{2.83 \times 0.0821 \times 273 \times V}}{{nRT}} \]

Скоротимо спільні члени:

\[ 1 = \frac{{2.83 \times 0.0821 \times 273}}{{nRT}} \]

Розв'яжемо в