Массовая доля гидрокарбоната натрия в смеси солей
При прокаливании смеси карбоната натрия и гидрокарбоната натрия выделилось 3,36 л (н. у.) газа. При обработке того же количества такой же смеси солей избытком разбавленного раствора серной кислоты выделилось 12,32 л (н. у.) газа. Определите массовую долю гидрокарбоната натрия в смеси.
Дано
`V_1(CO_2) = 3.36 text{ л}`
`V_2(CO_2) = 12.32 text{ л}`
Найти
`ω(NaHCO_3) = text{ ?}`
Решение
1) При прокаливании разлагается только гидрокарбонат натрия:
`2NaHCO_3 = Na_2CO_3 + CO_2text{↑} + H_2O`
2) При обработке серной кислотой оба вещества выделяют CO₂:
`Na_2CO_3 + H_2SO_4 = Na_2SO_4 + CO_2text{↑} + H_2O`
`2NaHCO_3 + H_2SO_4 = Na_2SO_4 + 2CO_2text{↑} + 2H_2O`
Найдём количество вещества углекислого газа, выделившегося при прокаливании:
`n_1(CO_2) = (V_1(CO_2)) / (V_m) = 3.36 / 22.4 = 0.15 text{ моль}`
По уравнению реакции на 2 моль NaHCO₃ приходится 1 моль CO₂, поэтому:
`n(NaHCO_3) = 2 * n_1(CO_2) = 2 * 0.15 = 0.3 text{ моль}`
Общее количество CO₂ при обработке кислотой:
`n_2(CO_2) = (V_2(CO_2)) / (V_m) = 12.32 / 22.4 = 0.55 text{ моль}`
Во второй реакции на количество вещества гидрокарбоната натрия равно количеству вещества углекислого газа. Поэтому из гидрокарбоната натрия выделится:
`n_(NaHCO_3)(CO_2) = n(NaHCO_3) = 0.3 text{ моль}`
Тогда из карбоната натрия выделится:
`n_(Na_2CO_3)(CO_2) = n_2(CO_2) - n_(NaHCO_3)(CO_2) = 0.55 - 0.3 = 0.25 text{ моль}`
По уравнению реакции на 1 моль Na₂CO₃ образуется 1 моль CO₂, следовательно:
`n(Na_2CO_3) = n_(Na_2CO_3)(CO_2) = 0.25 text{ моль}`
Рассчитаем массы солей:
`m(NaHCO_3) = n(NaHCO_3) * M(NaHCO_3) = 0.3 * 84 = 25.2 text{ г}`
`m(Na_2CO_3) = n(Na_2CO_3) * M(Na_2CO_3) = 0.25 * 106 = 26.5 text{ г}`
Общая масса смеси:
`m(смеси) = m(NaHCO_3) + m(Na_2CO_3) = 25.2 + 26.5 = 51.7 text{ г}`
Массовая доля гидрокарбоната натрия в смеси:
`ω(NaHCO_3) = (100 * m(NaHCO_3)) / (m(смеси)) = (100 * 25.2) / 51.7 = 48.74%`
Ответ
`ω(NaHCO_3) = 48.74%`