Номер 6, страница 34, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

6. К раствору уксусной кислоты массой 80 г добавили избыток карбоната натрия. В результате образовался газ с объемом 4,48л (н. у.). Определите массовую долю уксусной кислоты в исходном растворе.

Ответ: 30%.

Дано:

Масса раствора уксусной кислоты $m_{p-pa}(CH_3COOH) = 80$ г

Объем выделившегося газа $V_{газа} = 4,48$ л (н.у.)

Перевод данных в систему СИ:

$m_{p-pa} = 80 \text{ г} = 0,08 \text{ кг}$

$V_{газа} = 4,48 \text{ л} = 0,00448 \text{ м}^3$

Найти:

Массовую долю уксусной кислоты $\omega(CH_3COOH)$ в исходном растворе.

Решение:

1. При добавлении карбоната натрия к раствору уксусной кислоты происходит химическая реакция с выделением газа. Этим газом является углекислый газ ($CO_2$), который образуется в результате разложения угольной кислоты. Запишем уравнение реакции:

$2CH_3COOH + Na_2CO_3 \rightarrow 2CH_3COONa + H_2o + CO_2\uparrow$

2. Зная объем выделившегося газа при нормальных условиях (н.у.), можно найти его количество вещества (в молях). Молярный объем любого газа при н.у. составляет $V_m = 22,4$ л/моль.

$n(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V_m} = \frac{4,48 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции видно, что для образования 1 моль углекислого газа требуется 2 моль уксусной кислоты. Используя это стехиометрическое соотношение, найдем количество вещества уксусной кислоты, содержавшейся в растворе.

$n(CH_3COOH) = 2 \cdot n(CO_2) = 2 \cdot 0,2 \text{ моль} = 0,4 \text{ моль}$

4. Теперь рассчитаем массу уксусной кислоты. Для этого сначала определим её молярную массу.

$M(CH_3COOH) = 2 \cdot M(C) + 4 \cdot M(H) + 2 \cdot M(O) = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 60 \text{ г/моль}$

Масса уксусной кислоты равна:

$m(CH_3COOH) = n(CH_3COOH) \cdot M(CH_3COOH) = 0,4 \text{ моль} \cdot 60 \text{ г/моль} = 24 \text{ г}$

5. На заключительном этапе определим массовую долю уксусной кислоты в исходном растворе, масса которого была 80 г.

$\omega(CH_3COOH) = \frac{m(CH_3COOH)}{m_{p-pa}} \cdot 100\% = \frac{24 \text{ г}}{80 \text{ г}} \cdot 100\% = 0,3 \cdot 100\% = 30\%$

Ответ: массовая доля уксусной кислоты в исходном растворе составляет 30%.