Номер 7, страница 129 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 6. Углерод и кремний. Параграф 35. Угольная кислота и её соли. Круговорот углерода в природе. Подумай, ответь, выполни... - номер 7, страница 129.

Условие.

7*. 146 г смеси, состоящей из карбоната и гидрокарбоната натрия, сильно прокалили. Остаток после прокаливания весил 137 г. Выразите состав смеси в массовых долях. gdz.top

Решение.

Решение 2.

Дано:

Масса смеси ($Na_2CO_3$ и $NaHCO_3$), $m_{смеси} = 146$ г

Масса остатка после прокаливания, $m_{остатка} = 137$ г

Найти:

Массовую долю карбоната натрия $\omega(Na_2CO_3)$

Массовую долю гидрокарбоната натрия $\omega(NaHCO_3)$

Решение:

При сильном нагревании (прокаливании) смеси карбоната и гидрокарбоната натрия, разложению подвергается только гидрокарбонат натрия ($NaHCO_3$), так как карбонат натрия ($Na_2CO_3$) является термически устойчивым соединением в данных условиях.

Уравнение реакции термического разложения гидрокарбоната натрия выглядит следующим образом: $$ 2NaHCO_3 \xrightarrow{t^\circ} Na_2CO_3 + H_2O\uparrow + CO_2\uparrow $$

Уменьшение массы смеси происходит за счет улетучивания газообразных продуктов реакции: воды ($H_2O$) и углекислого газа ($CO_2$). Найдем массу выделившихся газов: $$ \Delta m = m_{смеси} - m_{остатка} = 146 \text{ г} - 137 \text{ г} = 9 \text{ г} $$ Эта масса и есть суммарная масса выделившихся воды и углекислого газа: $m(H_2O) + m(CO_2) = 9$ г.

Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в реакции:

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

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

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

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

Исходя из уравнения реакции, при разложении 2 моль $NaHCO_3$ выделяется 1 моль $H_2O$ и 1 моль $CO_2$.

Масса 2 моль $NaHCO_3$ составляет: $2 \cdot 84 = 168$ г.

Масса выделившихся при этом газов ($H_2O$ и $CO_2$) составляет: $18 + 44 = 62$ г.

Теперь можно составить пропорцию для нахождения массы гидрокарбоната натрия в исходной смеси, $m(NaHCO_3)$. Мы знаем, что при его разложении выделилось 9 г газов.

При разложении 168 г $NaHCO_3$ масса уменьшается на 62 г.

При разложении $m(NaHCO_3)$ масса уменьшилась на 9 г. $$ \frac{m(NaHCO_3)}{168 \text{ г}} = \frac{9 \text{ г}}{62 \text{ г}} $$ Отсюда находим массу гидрокарбоната натрия: $$ m(NaHCO_3) = \frac{168 \text{ г} \cdot 9 \text{ г}}{62 \text{ г}} = \frac{1512}{62} \text{ г} \approx 24.39 \text{ г} $$

Зная массу гидрокарбоната натрия, найдем массу карбоната натрия в исходной смеси: $$ m(Na_2CO_3) = m_{смеси} - m(NaHCO_3) = 146 \text{ г} - 24.39 \text{ г} = 121.61 \text{ г} $$

Наконец, рассчитаем массовые доли ($\omega$) компонентов в исходной смеси: $$ \omega(NaHCO_3) = \frac{m(NaHCO_3)}{m_{смеси}} \cdot 100\% = \frac{24.39 \text{ г}}{146 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 16.7\% $$ $$ \omega(Na_2CO_3) = \frac{m(Na_2CO_3)}{m_{смеси}} \cdot 100\% = \frac{121.61 \text{ г}}{146 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 83.3\% $$ Проверка: $16.7\% + 83.3\% = 100\%$.

Ответ: массовая доля гидрокарбоната натрия $NaHCO_3$ в смеси составляет 16.7%, а массовая доля карбоната натрия $Na_2CO_3$ — 83.3%.