Номер 1, страница 135, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

•1. Сколько литров (н. у.) углекислого газа получится из 1130 г минерала трона $Na_2CO_3 \cdot NaHCO_3 \cdot 2H_2O$ при:

а) прокаливании;

б) действии избытком соляной кислоты?

Ответ: а) 56 л; б) 224 л.

Дано:

Масса минерала трона $m(\text{Na}_2\text{CO}_3 \cdot \text{NaHCO}_3 \cdot 2\text{H}_2\text{O}) = 1130 \text{ г}$

Перевод в СИ:

$m = 1130 \text{ г} = 1.130 \text{ кг}$

Найти:

а) Объем углекислого газа $V(\text{CO}_2)$ при прокаливании.

б) Объем углекислого газа $V(\text{CO}_2)$ при действии избытка соляной кислоты.

Решение:

1. Сначала рассчитаем молярную массу минерала трона $(\text{Na}_2\text{CO}_3 \cdot \text{NaHCO}_3 \cdot 2\text{H}_2\text{O})$.

Используем относительные атомные массы элементов: $Ar(\text{Na}) = 23$, $Ar(\text{C}) = 12$, $Ar(\text{O}) = 16$, $Ar(\text{H}) = 1$.

$M(\text{Na}_2\text{CO}_3 \cdot \text{NaHCO}_3 \cdot 2\text{H}_2\text{O}) = M(\text{Na}_2\text{CO}_3) + M(\text{NaHCO}_3) + 2 \cdot M(\text{H}_2\text{O})$

$M = (2 \cdot 23 + 12 + 3 \cdot 16) + (23 + 1 + 12 + 3 \cdot 16) + 2 \cdot (2 \cdot 1 + 16)$

$M = (46 + 12 + 48) + (24 + 12 + 48) + 2 \cdot 18 = 106 + 84 + 36 = 226 \text{ г/моль}$.

2. Теперь найдем количество вещества (число моль) минерала трона в навеске массой 1130 г.

Формула для расчета количества вещества: $n = \frac{m}{M}$.

$n(\text{трона}) = \frac{1130 \text{ г}}{226 \text{ г/моль}} = 5 \text{ моль}$.

а) прокаливании

При прокаливании (термическом разложении) минерала трона углекислый газ выделяется только из гидрокарбоната натрия $(\text{NaHCO}_3)$, так как карбонат натрия $(\text{Na}_2\text{CO}_3)$ является термически устойчивым соединением. Также испаряется кристаллизационная вода.

Уравнение термического разложения для всего минерала выглядит следующим образом:

$2(\text{Na}_2\text{CO}_3 \cdot \text{NaHCO}_3 \cdot 2\text{H}_2\text{O}) \xrightarrow{t} 3\text{Na}_2\text{CO}_3 + 5\text{H}_2\text{O} \uparrow + \text{CO}_2 \uparrow$

Из стехиометрии уравнения реакции следует, что из 2 моль минерала трона образуется 1 моль углекислого газа $(\text{CO}_2)$.

Рассчитаем количество вещества $\text{CO}_2$, которое выделится из 5 моль трона:

$n(\text{CO}_2) = \frac{1}{2} \cdot n(\text{трона}) = \frac{1}{2} \cdot 5 \text{ моль} = 2.5 \text{ моль}$.

Объем газа при нормальных условиях (н. у.) рассчитывается по формуле $V = n \cdot V_m$, где $V_m$ - молярный объем газа, равный $22.4 \text{ л/моль}$.

$V(\text{CO}_2) = 2.5 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 56 \text{ л}$.

Ответ: при прокаливании получится 56 л углекислого газа.

б) действии избытком соляной кислоты

При взаимодействии с избытком сильной кислоты, такой как соляная $(\text{HCl})$, оба солевых компонента минерала (карбонат и гидрокарбонат натрия) будут реагировать с выделением углекислого газа.

Уравнения отдельных реакций:

1) $\text{Na}_2\text{CO}_3 + 2\text{HCl} \rightarrow 2\text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2 \uparrow$

2) $\text{NaHCO}_3 + \text{HCl} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2 \uparrow$

Из уравнений видно, что 1 моль $\text{Na}_2\text{CO}_3$ выделяет 1 моль $\text{CO}_2$, и 1 моль $\text{NaHCO}_3$ также выделяет 1 моль $\text{CO}_2$.

Поскольку в 1 моль минерала трона содержится 1 моль $\text{Na}_2\text{CO}_3$ и 1 моль $\text{NaHCO}_3$, то общее количество выделившегося газа составит $1 + 1 = 2$ моль $\text{CO}_2$ на каждый моль минерала.

Суммарное уравнение реакции:

$\text{Na}_2\text{CO}_3 \cdot \text{NaHCO}_3 \cdot 2\text{H}_2\text{O} + 3\text{HCl} \rightarrow 3\text{NaCl} + 4\text{H}_2\text{O} + 2\text{CO}_2 \uparrow$

Из стехиометрии этого уравнения следует, что из 1 моль минерала трона образуется 2 моль углекислого газа.

Рассчитаем количество вещества $\text{CO}_2$, которое выделится из 5 моль трона:

$n(\text{CO}_2) = 2 \cdot n(\text{трона}) = 2 \cdot 5 \text{ моль} = 10 \text{ моль}$.

Теперь рассчитаем объем этого количества газа при нормальных условиях:

$V(\text{CO}_2) = 10 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 224 \text{ л}$.

Ответ: при действии избытком соляной кислоты получится 224 л углекислого газа.