Задание №22 — Расчёты

Решение.

1. Составим уравнение химической реакции между карбонатом натрия и серной кислотой. При взаимодействии соли угольной кислоты с более сильной серной кислотой образуется сульфат натрия, вода и выделяется углекислый газ:
$Na_{2}CO_{3} + H_{2}SO_{4} \rightarrow Na_{2}SO_{4} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow$

2. Вычислим количество вещества выделившегося газа (углекислого газа $CO_{2}$). Для этого воспользуемся формулой связи объема и молярного объема при нормальных условиях (н.у.):
$n(CO_{2}) = \frac{V(CO_{2})}{V_{m}}$
$n(CO_{2}) = \frac{3,36 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,15 \text{ моль}$

3. Определим количество вещества карбоната натрия ($Na_{2}CO_{3}$), вступившего в реакцию. Согласно уравнению реакции, коэффициенты перед $Na_{2}CO_{3}$ и $CO_{2}$ равны (1:1), следовательно:
$n(Na_{2}CO_{3}) = n(CO_{2}) = 0,15 \text{ моль}$

4. Рассчитаем массу карбоната натрия в исходном растворе. Для этого сначала найдем его молярную массу:
$M(Na_{2}CO_{3}) = 2 \cdot 23 + 12 + 3 \cdot 16 = 106 \text{ г/моль}$
$m(Na_{2}CO_{3}) = n(Na_{2}CO_{3}) \cdot M(Na_{2}CO_{3})$
$m(Na_{2}CO_{3}) = 0,15 \text{ моль} \cdot 106 \text{ г/моль} = 15,9 \text{ г}$

5. Вычислим массовую долю карбоната натрия в исходном растворе по формуле:
$\omega(Na_{2}CO_{3}) = \frac{m(Na_{2}CO_{3})}{m(\text{раствора})} \cdot 100\%$
$\omega(Na_{2}CO_{3}) = \frac{15,9 \text{ г}}{150 \text{ г}} \cdot 100\% = 10,6\%$

Ответ: 10,6%

Источник: ФИПИ