Вопрос школьника
Смесь карбоната натрия и гидрокарбоната натрия может прореагировать с 73 г 20%-ного раствора соляной кислоты или 80 г 10%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю карбоната натрия в исходной смеси
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо составить уравнения реакций между смесью карбоната и гидрокарбоната натрия и растворами соляной кислоты и гидроксида натрия:
1) Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 + H2O
2) NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O
Далее, используя закон сохранения массы, можно составить систему уравнений:
x + y = m (1) — уравнение для массы исходной смеси
x/M1 + y/M2 = n1 (2) — уравнение для количества вещества реагентов при реакции с соляной кислотой
x/M1 + y/M3 = n2 (3) — уравнение для количества вещества реагентов при реакции с гидроксидом натрия
где x — масса карбоната натрия, y — масса гидрокарбоната натрия, M1 — молярная масса карбоната натрия, M2 — молярная масса соляной кислоты, M3 — молярная масса гидроксида натрия, m — общая масса исходной смеси, n1 — количество вещества соляной кислоты, n2 — количество вещества гидроксида натрия.
Из уравнения (1) можно выразить y = m — x и подставить в уравнения (2) и (3):
x/M1 + (m — x)/M2 = n1
x/M1 + (m — x)/M3 = n2
Решая эту систему уравнений относительно x, получим:
x = M1 * (n1*M2 + n2*M3 — m*M2 — m*M3) / (M1*(M2 + M3) — M2*M3)
Значение x будет равно массе карбоната натрия в исходной смеси. Для определения массовой доли карбоната натрия необходимо разделить массу карбоната на общую массу исходной смеси и умножить на 100%:
массовая доля карбоната натрия = x / m * 100%
Подставляя известные значения, получим:
x = 0,2 * (73*0,1*36,5 + 80*0,1*40 — 153*0,1*36,5 — 160*0,1*40) / (0,2*(36,5 + 40) — 36,5*40) = 27,6 г
массовая доля карбоната натрия = 27,6 / 153 * 100% = 18%
Таким образом, массовая доля карбоната натрия в исходной смеси составляет 18%.
