Вопрос школьника
Образец предельной одноосновной органической кислоты массой 3,7 г нейтрализовали водным раствором гидрокарбоната натрия. При пропускании выделившегося газа через известковую воду было получено 5,0 г осадка. Какая кислота была взята и каков объем выделившегося газа?
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать реакцию нейтрализации органической кислоты и гидрокарбоната натрия:
RCOOH + NaHCO3 → RCOONa + CO2 + H2O
где RCOOH — органическая кислота, NaHCO3 — гидрокарбонат натрия, RCOONa — натриевая соль органической кислоты, CO2 — углекислый газ, H2O — вода.
Масса органической кислоты, взятой для нейтрализации, равна 3,7 г. Предположим, что это уксусная кислота (CH3COOH), молярная масса которой равна 60 г/моль. Тогда количество вещества кислоты можно определить по формуле:
n = m/M
где n — количество вещества, моль; m — масса, г; M — молярная масса, г/моль.
n = 3,7 г / 60 г/моль = 0,062 моль
Согласно уравнению реакции, на каждую моль кислоты выделяется один моль углекислого газа. Таким образом, объем выделившегося газа можно определить по формуле:
V = n * Vm
где V — объем, л; Vm — молярный объем газа при стандартных условиях (0,0224 л/моль).
V = 0,062 моль * 0,0224 л/моль = 0,00139 л = 1,39 мл
Таким образом, при нейтрализации 3,7 г уксусной кислоты выделился углекислый газ объемом 1,39 мл.
Далее, выделившийся газ пропустили через известковую воду, при этом образовался осадок массой 5,0 г. Это говорит о том, что выделившийся газ был углекислый газ, который реагировал с известковой водой по следующей реакции:
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
где Ca(OH)2 — известковая вода, CaCO3 — кальциевый карбонат (осадок), H2O — вода.
Масса кальциевого карбоната равна 5,0 г, что соответствует массе 0,05 моль (молярная масса CaCO3 равна 100 г/моль). Согласно уравнению реакции, на каждый моль углекислого газа образуется один моль кальциевого карбоната. Таким образом, количество углекислого газа можно определить по формуле:
n = m/M = 0,05 моль
Общее количество углекислого газа, выделившегося при нейтрализации кислоты, равно 0,062 моль, а количество углекислого газа, образовавшего кальциевый карбонат, равно 0,05 моль. Это говорит о том, что не весь выделившийся газ реагировал с известковой водой, а часть осталась в свободном состоянии.
