Номер 6, страница 40 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

6. Какой объём газа (н. у.) выделится при смешении 20 г 10,6%-го раствора карбоната натрия и 80 г 4,9%-го раствора серной кислоты?

Дано:

$m_{р-ра}(Na_2CO_3) = 20 \ г$

$\omega(Na_2CO_3) = 10,6\% = 0,106$

$m_{р-ра}(H_2SO_4) = 80 \ г$

$\omega(H_2SO_4) = 4,9\% = 0,049$

Найти:

$V(газа) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции между карбонатом натрия и серной кислотой. В результате реакции обмена образуются сульфат натрия, вода и углекислый газ, который выделяется в виде газа.

$Na_2CO_3 + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O + CO_2\uparrow$

2. Найдем массы чистых веществ, вступивших в реакцию. Для этого используем формулу: $m_{вещества} = m_{раствора} \cdot \omega_{вещества}$.

Масса карбоната натрия:

$m(Na_2CO_3) = 20 \ г \cdot 0,106 = 2,12 \ г$

Масса серной кислоты:

$m(H_2SO_4) = 80 \ г \cdot 0,049 = 3,92 \ г$

3. Рассчитаем количество вещества (в молях) для каждого из реагентов по формуле $\nu = \frac{m}{M}$.

Молярная масса карбоната натрия $Na_2CO_3$:

$M(Na_2CO_3) = 2 \cdot Ar(Na) + Ar(C) + 3 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 23 + 12 + 3 \cdot 16 = 106 \ г/моль$

Молярная масса серной кислоты $H_2SO_4$:

$M(H_2SO_4) = 2 \cdot Ar(H) + Ar(S) + 4 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \ г/моль$

Количество вещества карбоната натрия:

$\nu(Na_2CO_3) = \frac{2,12 \ г}{106 \ г/моль} = 0,02 \ моль$

Количество вещества серной кислоты:

$\nu(H_2SO_4) = \frac{3,92 \ г}{98 \ г/моль} = 0,04 \ моль$

4. Определим, какой из реагентов находится в недостатке. Согласно уравнению реакции, стехиометрическое соотношение $Na_2CO_3$ и $H_2SO_4$ равно 1:1. Сравним полученные количества веществ:

$\nu(Na_2CO_3) = 0,02 \ моль$

$\nu(H_2SO_4) = 0,04 \ моль$

Поскольку $0,02 < 0,04$, карбонат натрия находится в недостатке и прореагирует полностью. Он является лимитирующим реагентом, и дальнейшие расчеты продукта реакции (углекислого газа) следует вести по нему.

5. Рассчитаем объем выделившегося газа ($CO_2$) при нормальных условиях (н. у.).

Из уравнения реакции следует, что количество вещества углекислого газа равно количеству вещества прореагировавшего карбоната натрия:

$\nu(CO_2) = \nu(Na_2CO_3) = 0,02 \ моль$

Объем газа при нормальных условиях находим по формуле $V = \nu \cdot V_m$, где $V_m$ — молярный объем газа при н. у., равный 22,4 л/моль.

$V(CO_2) = 0,02 \ моль \cdot 22,4 \ л/моль = 0,448 \ л$

Ответ: при смешении растворов выделится 0,448 л газа.