Question

Обчисліть об’єм вуглекислого газу (н.у.), який виділиться при взаємодії етанової кислоти з натрій карбонатом масою 10,6 г.

Answer 1

2 CH3COOH + Na2CO3 → 2 CO2↑ + 2 H2O + Na2CH3COO

За цією реакцією виділяється вуглекислий газ (CO2). Щоб обчислити його об'єм, спочатку необхідно знайти кількість випущеного газу у молях. Для цього скористаємось законом Дальтона про часткові тиски: "Сума часткових тисків компонентів суміші дорівнює загальному тиску суміші". Так як вуглекислий газ – єдиний газ, що утворюється в реакції, то можемо записати:

p_CO2 = p_0 × (n_CO2 / n_total)

де p_CO2 – частковий тиск вуглекислого газу, p_0 – атмосферний тиск (101,3 кПа), n_CO2 – кількість молів вуглекислого газу, n_total – загальна кількість молів у системі.

Знайдемо спочатку кількість молів Na2CO3. Молярна маса Na2CO3 дорівнює 105,99 г/моль (23,00 + 12,01 + 3 × 16,00), тому:

n_Na2CO3 = m_Na2CO3 / M_Na2CO3 = 10,6 г / 105,99 г/моль = 0,1 моль

Оскільки в реакції одна молекула Na2CO3 спричиняє утворення двох молів CO2, то кількість молів CO2 буде:

n_CO2 = 2 × n_Na2CO3 = 2 × 0,1 моль = 0,2 моль

Тепер можна обчислити частковий тиск вуглекислого газу:

p_CO2 = p_0 × (n_CO2 / n_total) = 101,3 кПа × (0,2 моль / (0,2 моль + 2 моль)) = 10,13 кПа

Отже, об'єм виділеного вуглекислого газу залежить від температури та тиску. Зазвичай при нормальних умовах (температура 0°C, тиск 101,3 кПа) одна моль будь-якого газу займає об'єм 22,4 л. Тож об'єм вуглекислого газу, що виділився, за нормальних умов складе:

V_CO2 = n_CO2 × V_m = 0,2 моль × 22,4 л/моль = 4,48 л

(Вибач що так багати та.. можно будь ласка кращу відповідь:D)

Answer 2

Щоб знайти об'єм вуглекислого газу (нормальних умов), який виділиться при взаємодії етанової (оцтової) кислоти з натрій карбонатом, можна скористатися зворотньою реакцією, яка виглядає наступним чином:

\[ 2CH_3COOH + Na_2CO_3 \rightarrow 2CH_3COONa + H_2O + CO_2 \]

Ця реакція показує, що за кожні дві маси етанової кислоти та одну масу натрій карбонату утворюються дві маси ацетату натрію, вода та вуглекислий газ.

Спочатку треба перевести масу натрій карбонату з грамів на молекулярну масу в грамах. Молекулярна маса \(Na_2CO_3\) дорівнює приблизно 105 г/моль (натрій - 23 г/моль, вуглець - 12 г/моль, кисень - 16 г/моль, помножте на 2 через індекс).

\[ 10.6 \, \text{г} \times \frac{1 \, \text{моль}}{105 \, \text{г}} \approx 0.101 \, \text{моль} \, Na_2CO_3 \]

За реакцією виділяється одна маса \(CO_2\) на кожну масу \(Na_2CO_3\). Таким чином, кількість молекул \(CO_2\) буде такою ж, як і для \(Na_2CO_3\).

Тепер використаємо ідеальний газовий закон для знаходження об'єму \(CO_2\) при нормальних умовах (0 градусів Цельсія і 1 атмосферного тиску):

\[ PV = nRT \]

де \(P\) - тиск (в атмосферах), \(V\) - об'єм (в літрах), \(n\) - кількість молекул (в молях), \(R\) - універсальна газова константа (\(0.0821 \, \text{л} \cdot \text{атм} / \text{моль} \cdot \text{К}\)), \(T\) - температура в кельвінах.

За нормальних умов тиск \(P = 1 \, \text{атм}\) і температура \(T = 273 \, \text{K}\).

\[ V = \frac{nRT}{P} = \frac{0.101 \, \text{моль} \times 0.0821 \, \text{л} \cdot \text{атм} / \text{моль} \cdot \text{К} \times 273 \, \text{K}}{1 \, \text{атм}} \]

Розраховуючи це, отримаємо об'єм \(CO_2\) при нормальних умовах.