Вопрос школьника
При взаимодействии кальцинированной соды массой 10,8 г с избытком соляной кислоты получили оксид углерода (IV) объемом 2,24 л (н.у.).Вычислите массовую долю (%) примесей в кальцинированной соде.
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать закон пропорций, согласно которому масса продукта, образующегося в реакции, пропорциональна массе реагента, ограничивающего реакцию.
Сначала определим количество соляной кислоты, необходимое для полного превращения 10,8 г кальцинированной соды:
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2↑
Молярная масса Na2CO3 = 106 г/моль
Молярная масса HCl = 36,5 г/моль
n(Na2CO3) = m/M = 10,8/106 = 0,102 моль
n(HCl) = 2*n(Na2CO3) = 0,204 моль
m(HCl) = n*M = 0,204*36,5 = 7,446 г
Таким образом, для полного превращения кальцинированной соды необходимо 7,446 г соляной кислоты.
Однако, в задаче указано, что был использован избыток соляной кислоты. Поэтому, объем образовавшегося оксида углерода (IV) не соответствует теоретическому значению, которое можно было бы получить при полном использовании 10,8 г кальцинированной соды.
CO2↑ + 2NaOH → Na2CO3 + H2O
Молярная масса CO2 = 44 г/моль
Объем CO2 (н.у.) = 2,24 л
n(CO2) = V/Vm = 2,24/22,4 = 0,1 моль
n(Na2CO3) = n(CO2)/2 = 0,05 моль
m(Na2CO3) = n*M = 0,05*106 = 5,3 г
Таким образом, было использовано только 5,3 г кальцинированной соды, а оставшиеся 5,5 г являются примесями.
Массовая доля (%) примесей в кальцинированной соде:
m(примеси) = 5,5 г
m(всего) = 10,8 г
x = m(примеси)/m(всего) * 100% = 5,5/10,8 * 100% = 50,9%
Таким образом, массовая доля примесей в кальцинированной соде составляет 50,9%.