Задание №34 — Типы расчётных задач

Задание №34

Растворимость безводного карбоната натрия при некоторой температуре составляет 31,8 г на 100 г воды. Приготовленный при этой температуре насыщенный раствор карбоната натрия массой 395,4 г разделили на две части. К первой части прилили избыток раствора нитрата кальция. При этом образовалось 50 г осадка. Ко второй части насыщенного раствора добавили 252 г 30%-ного раствора азотной кислоты. Определите массовую долю азотной кислоты в образовавшемся растворе.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Ваше решениедо 4 баллов

Запишите решение задачи...

Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям

Решение. Уравнения реакций, указанных в условии:
Na₂CO₃ + Ca(NO₃)₂ → CaCO₃↓ + 2NaNO₃
Na₂CO₃ + 2HNO₃ → 2NaNO₃ + CO₂↑ + H₂O

1. Состав насыщенного раствора. Растворимость 31,8 г на 100 г воды означает, что 31,8 г соли содержатся в 131,8 г насыщенного раствора:
m(Na₂CO₃) = 395,4 г · 31,8 / 131,8 = 95,4 г;
n(Na₂CO₃) = 95,4 г / 106 г/моль = 0,9 моль;
m(H₂O) = 395,4 г − 95,4 г = 300 г.

2. Первая часть раствора. Нитрат кальция взят в избытке, поэтому весь карбонат первой части перешёл в осадок:
n(CaCO₃) = 50 г / 100 г/моль = 0,5 моль, и по первому уравнению n₁(Na₂CO₃) = 0,5 моль.

3. Вторая часть раствора.
n₂(Na₂CO₃) = 0,9 моль − 0,5 моль = 0,4 моль;
раствор однороден, поэтому его масса пропорциональна количеству соли:
m₂(р-ра) = 395,4 г · (0,4 моль / 0,9 моль) = 175,73 г.

4. Реакция с азотной кислотой: кто в избытке.
m(HNO₃) = 252 г · 0,3 = 75,6 г; n(HNO₃) = 75,6 г / 63 г/моль = 1,2 моль.
На 0,4 моль Na₂CO₃ требуется 2 · 0,4 моль = 0,8 моль кислоты; 1,2 моль > 0,8 моль, значит кислота в избытке, соль прореагировала полностью, и в растворе остаётся
n(HNO₃, ост.) = 1,2 моль − 0,8 моль = 0,4 моль; m(HNO₃, ост.) = 0,4 моль · 63 г/моль = 25,2 г.
Выделяется n(CO₂) = n₂(Na₂CO₃) = 0,4 моль; m(CO₂) = 0,4 моль · 44 г/моль = 17,6 г.

5. Массовая доля азотной кислоты. Из системы уходит только углекислый газ:
m(р-ра кон.) = 175,73 г + 252 г − 17,6 г = 410,13 г;
ω(HNO₃) = 25,2 г / 410,13 г = 0,0614, то есть 6,14 %.

Проверка: 0,5 моль + 0,4 моль = 0,9 моль — весь карбонат распределён между частями раствора.

Ответ: Na₂CO₃ + Ca(NO₃)₂ → CaCO₃↓ + 2NaNO₃; Na₂CO₃ + 2HNO₃ → 2NaNO₃ + CO₂↑ + H₂O; ω(HNO₃) ≈ 6,14 %.

Источник: ФИПИ

НазадЗадание №34