Номер 7, страница 179 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

7. При обработке 21,2 г смеси карбоната и сульфата натрия соляной кислотой выделилось 2,24 л газа (н. у.). Определите состав смеси в массовых процентах.

Дано:

$m(\text{смеси Na}_2\text{CO}_3 \text{ и Na}_2\text{SO}_4) = 21,2 \text{ г}$

$V(\text{газа}) = 2,24 \text{ л}$ (н. у.)

Найти:

$\omega(\text{Na}_2\text{CO}_3) - ?$

$\omega(\text{Na}_2\text{SO}_4) - ?$

Решение:

При обработке смеси карбоната натрия ($Na_2CO_3$) и сульфата натрия ($Na_2SO_4$) соляной кислотой ($HCl$) в реакцию вступает только карбонат натрия, так как сульфат натрия — это соль, образованная сильным основанием и сильной кислотой, и с другой сильной кислотой, как соляная, не взаимодействует.

Уравнение реакции, которая протекает:

$Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2\uparrow$

Выделившийся в ходе реакции газ — это углекислый газ ($CO_2$).

1. Найдем количество вещества выделившегося углекислого газа. Поскольку объем газа дан при нормальных условиях (н. у.), для расчета используем молярный объем газов, равный $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$.

$n(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V_m} = \frac{2,24 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

2. Используя уравнение реакции, определим количество вещества карбоната натрия, которое прореагировало. Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении, соотношение количеств веществ $Na_2CO_3$ и $CO_2$ равно 1:1.

$n(Na_2CO_3) = n(CO_2) = 0,1 \text{ моль}$

3. Вычислим массу карбоната натрия в исходной смеси. Сначала найдем молярную массу $Na_2CO_3$.

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

Теперь можно рассчитать массу карбоната натрия:

$m(Na_2CO_3) = n(Na_2CO_3) \cdot M(Na_2CO_3) = 0,1 \text{ моль} \cdot 106 \text{ г/моль} = 10,6 \text{ г}$

4. Зная общую массу смеси и массу одного из ее компонентов, найдем массу второго компонента — сульфата натрия.

$m(Na_2SO_4) = m(\text{смеси}) - m(Na_2CO_3) = 21,2 \text{ г} - 10,6 \text{ г} = 10,6 \text{ г}$

5. Наконец, определим состав смеси в массовых процентах (массовые доли компонентов).

Массовая доля карбоната натрия:

$\omega(Na_2CO_3) = \frac{m(Na_2CO_3)}{m(\text{смеси})} \cdot 100\% = \frac{10,6 \text{ г}}{21,2 \text{ г}} \cdot 100\% = 0,5 \cdot 100\% = 50\%$

Массовая доля сульфата натрия:

$\omega(Na_2SO_4) = \frac{m(Na_2SO_4)}{m(\text{смеси})} \cdot 100\% = \frac{10,6 \text{ г}}{21,2 \text{ г}} \cdot 100\% = 0,5 \cdot 100\% = 50\%$

Ответ: массовая доля карбоната натрия ($Na_2CO_3$) в смеси составляет 50%, массовая доля сульфата натрия ($Na_2SO_4$) — 50%.