Задание №34 — Типы расчётных задач
Газовую смесь, состоящую из водорода и угарного газа, взятых в массовом соотношении 8 : 7, сожгли в избытке кислорода. Продукты горения полностью поглотили раствором гидроксида натрия. При этом образовалось 265 г раствора с массовой долей единственного растворённого вещества 10%. Известно, что это вещество не реагирует со щелочами. Вычислите массовую долю гидроксида натрия в исходном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения
и обозначения искомых физических величин).
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение. При сгорании водорода образуется вода, при сгорании угарного газа — углекислый газ. Оба продукта поглощены раствором щёлочи.
Уравнения реакций:
2H2 + O2 → (t°) 2H2O
2CO + O2 → (t°) 2CO2
CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O
Какая соль образовалась. Единственное растворённое вещество не реагирует со щелочами. Гидрокарбонат натрия со щёлочью реагирует (NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O), поэтому в растворе средняя соль Na2CO3. Раз она единственное растворённое вещество, щёлочь израсходована полностью и на 1 моль CO2 пришлось ровно 2 моль NaOH.
Расчёт по соли.
m(Na2CO3) = 265 г · 0,10 = 26,5 г; n(Na2CO3) = 26,5 г / 106 г/моль = 0,25 моль;
n(CO2) = n(Na2CO3) = 0,25 моль, значит n(CO) = 0,25 моль; m(CO) = 0,25 моль · 28 г/моль = 7 г.
Состав газовой смеси. По условию m(H2) : m(CO) = 8 : 7, поэтому при m(CO) = 7 г масса водорода m(H2) = 8 г;
n(H2) = 8 г / 2 г/моль = 4 моль; n(H2O) = n(H2) = 4 моль; m(H2O) = 4 моль · 18 г/моль = 72 г.
Кислород взят в избытке, поэтому оба газа сгорели полностью.
Щёлочь и масса исходного раствора.
n(NaOH) = 2 · n(CO2) = 0,5 моль; m(NaOH) = 0,5 моль · 40 г/моль = 20 г;
m(CO2) = 0,25 моль · 44 г/моль = 11 г;
конечный раствор получился из исходного раствора щёлочи и всех поглощённых продуктов горения:
m(исх. р-ра NaOH) = 265 г − 11 г − 72 г = 182 г.
Массовая доля щёлочи: w(NaOH) = 20 г / 182 г · 100 % = 10,99 %.
Проверка: в конечном растворе 26,5 г Na2CO3 и 265 г − 26,5 г = 238,5 г воды; массовая доля соли 26,5 / 265 = 0,10 — соответствует условию.
Ответ: 2H2 + O2 → 2H2O; 2CO + O2 → 2CO2; CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O; w(NaOH) = 10,99 %.
Источник: ФИПИ