Номер 296, страница 224 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.296. Как различаются объёмы углекислого газа, выделяющиеся при разложении гидрокарбоната натрия и при действии на него соляной кислотой?

Дано:

Два процесса с участием гидрокарбоната натрия ($NaHCO_3$):

1. Термическое разложение.

2. Реакция с соляной кислотой ($HCl$).

В обоих случаях используется одинаковая масса $NaHCO_3$, обозначим ее $m$.

Найти:

Сравнить объемы выделившегося углекислого газа ($V(CO_2)$) в обоих процессах.

Решение:

Для решения задачи необходимо записать уравнения реакций для обоих процессов и сравнить мольные соотношения исходного вещества и продукта (углекислого газа).

Пусть масса исходного гидрокарбоната натрия в обоих случаях равна $m$.

Молярная масса гидрокарбоната натрия:

$M(NaHCO_3) = 23 + 1 + 12 + 3 \times 16 = 84 \text{ г/моль}$

Количество вещества гидрокарбоната натрия, взятого для каждой реакции:

$n(NaHCO_3) = \frac{m}{M(NaHCO_3)} = \frac{m}{84} \text{ моль}$

1. Разложение гидрокарбоната натрия

Реакция термического разложения при нагревании:

$2NaHCO_3 \xrightarrow{t^\circ} Na_2CO_3 + H_2O + CO_2\uparrow$

Согласно уравнению реакции, из 2 моль $NaHCO_3$ образуется 1 моль $CO_2$.

Следовательно, количество вещества выделившегося $CO_2$ ($n_1(CO_2)$) будет в два раза меньше количества вещества $NaHCO_3$:

$n_1(CO_2) = \frac{1}{2} n(NaHCO_3) = \frac{1}{2} \cdot \frac{m}{84} = \frac{m}{168} \text{ моль}$

Объем газа $V_1$ (при одинаковых условиях) пропорционален количеству вещества:

$V_1(CO_2) = n_1(CO_2) \cdot V_m = \frac{m}{168} \cdot V_m$, где $V_m$ — молярный объем газа.

2. Действие соляной кислоты на гидрокарбонат натрия

Реакция с соляной кислотой:

$NaHCO_3 + HCl \rightarrow NaCl + H_2O + CO_2\uparrow$

Согласно уравнению реакции, из 1 моль $NaHCO_3$ образуется 1 моль $CO_2$.

Следовательно, количество вещества выделившегося $CO_2$ ($n_2(CO_2)$) равно количеству вещества $NaHCO_3$:

$n_2(CO_2) = n(NaHCO_3) = \frac{m}{84} \text{ моль}$

Объем газа $V_2$:

$V_2(CO_2) = n_2(CO_2) \cdot V_m = \frac{m}{84} \cdot V_m$

Теперь сравним полученные объемы, найдя их отношение:

$\frac{V_2(CO_2)}{V_1(CO_2)} = \frac{\frac{m}{84} \cdot V_m}{\frac{m}{168} \cdot V_m} = \frac{m}{84} \cdot \frac{168}{m} = \frac{168}{84} = 2$

Таким образом, $V_2(CO_2) = 2 \cdot V_1(CO_2)$.

Ответ:

Объем углекислого газа, выделяющегося при действии соляной кислоты на гидрокарбонат натрия, в два раза больше объема углекислого газа, выделяющегося при термическом разложении такой же массы гидрокарбоната натрия.