Номер 28, страница 90 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 9. Углерод, кремний и их соединения - номер 28, страница 90.

Условие.

28. После прокаливания 40 г смеси, содержащей карбонат и гидрокарбонат натрия, масса твёрдого остатка составила 31,8 г. Рассчитайте массы солей в исходной смеси.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(\text{смеси}) = 40 \, \text{г}$

$m(\text{остатка}) = 31.8 \, \text{г}$

Смесь: $Na_2CO_3$ (карбонат натрия) и $NaHCO_3$ (гидрокарбонат натрия)

Найти:

$m(Na_2CO_3) \, \text{в смеси} - ?$

$m(NaHCO_3) \, \text{в смеси} - ?$

Решение:

При прокаливании (нагревании) смеси, карбонат натрия ($Na_2CO_3$) как термостойкое соединение не разлагается. В реакцию термического разложения вступает только гидрокарбонат натрия ($NaHCO_3$).

Уравнение реакции разложения гидрокарбоната натрия:

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

Масса смеси уменьшается за счёт улетучивания газообразных продуктов реакции — воды ($H_2O$) и углекислого газа ($CO_2$). Твердый остаток состоит из исходного карбоната натрия и карбоната натрия, образовавшегося в результате реакции.

1. Определим массу улетучившихся газов (потерю массы):

$\Delta m = m(H_2O) + m(CO_2) = m(\text{смеси}) - m(\text{остатка}) = 40 \, \text{г} - 31.8 \, \text{г} = 8.2 \, \text{г}$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, которые помогут нам в дальнейших расчетах:

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

$M(H_2O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \, \text{г/моль}$

$M(CO_2) = 12 + 2 \cdot 16 = 44 \, \text{г/моль}$

3. Используя уравнение реакции, найдём массу гидрокарбоната натрия, который разложился. Согласно уравнению, при разложении 2 моль $NaHCO_3$ образуется 1 моль $H_2O$ и 1 моль $CO_2$.

Масса 2 моль $NaHCO_3$ равна: $2 \cdot M(NaHCO_3) = 2 \cdot 84 = 168 \, \text{г}$.

Масса выделившихся при этом газов равна: $M(H_2O) + M(CO_2) = 18 + 44 = 62 \, \text{г}$.

4. Составим пропорцию, чтобы найти массу гидрокарбоната натрия в исходной смеси, обозначив её за $x$:

При разложении 168 г $NaHCO_3$ выделяется 62 г газов.

При разложении $x$ г $NaHCO_3$ выделилось 8.2 г газов.

$\frac{x}{168 \, \text{г}} = \frac{8.2 \, \text{г}}{62 \, \text{г}}$

Отсюда находим $x$:

$x = m(NaHCO_3) = \frac{168 \, \text{г} \cdot 8.2 \, \text{г}}{62 \, \text{г}} \approx 22.2 \, \text{г}$

Итак, масса гидрокарбоната натрия в исходной смеси составляла 22,2 г.

5. Теперь найдем массу карбоната натрия в исходной смеси, вычитая массу гидрокарбоната из общей массы смеси:

$m(Na_2CO_3) = m(\text{смеси}) - m(NaHCO_3) = 40 \, \text{г} - 22.2 \, \text{г} = 17.8 \, \text{г}$

Ответ: масса гидрокарбоната натрия ($NaHCO_3$) в исходной смеси равна 22,2 г, а масса карбоната натрия ($Na_2CO_3$) — 17,8 г.