Question

Газовую смесь, состоящую из водорода и угарного газа, взятых в массовом соотношении 8 : 7, сожгли в избытке кислорода. Продукты горения полностью поглотили раствором гидроксида натрия. При этом образовалось 265 г раствора с массовой долей единственного растворённого вещества 10%. Известно, что вещество не реагирует с раствором гидроксида калия. Вычислите массовую долю исходного раствора гидроксида натрия.

Accepted Answer

Answer

Идея решения: определить состав продуктов горения по образовавшемуся карбонату натрия, найти исходные массы газов, затем вычислить массу и концентрацию щёлочи.

**Шаг 1. Уравнения реакций**

$$\ce{2CO + O2 -> 2CO2}$$

$$\ce{2H2 + O2 -> 2H2O}$$

$$\ce{2NaOH + CO2 -> Na2CO3 + H2O}$$

**Шаг 2. Определение состава конечного раствора**

По условию в растворе остаётся единственное растворённое вещество — $\ce{Na2CO3}$ (вода не считается). Вычислим его массу и количество вещества:

$$m(\ce{Na2CO3}) = 265 	imes 0{,}1 = 26{,}5 	ext{ г}$$

$$n(\ce{Na2CO3}) = \frac{26{,}5}{106} = 0{,}25 	ext{ моль}$$

**Шаг 3. Расчёт количества углекислого газа и угарного газа**

Из уравнения реакции поглощения $\ce{CO2}$ щёлочью:

$$n(\ce{CO2}) = n(\ce{Na2CO3}) = 0{,}25 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{CO2}) = 0{,}25 	imes 44 = 11 	ext{ г}$$

Из уравнения горения угарного газа:

$$n(\ce{CO}) = n(\ce{CO2}) = 0{,}25 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{CO}) = 0{,}25 	imes 28 = 7 	ext{ г}$$

**Шаг 4. Расчёт массы и количества водорода**

По условию массовое соотношение:

$$\frac{m(\ce{H2})}{m(\ce{CO})} = \frac{8}{7}$$

$$m(\ce{H2}) = \frac{8 	imes 7}{7} = 8 	ext{ г}$$

$$n(\ce{H2}) = \frac{8}{2} = 4 	ext{ моль}$$

**Шаг 5. Расчёт массы воды**

$$n(\ce{H2O}) = n(\ce{H2}) = 4 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{H2O}) = 4 	imes 18 = 72 	ext{ г}$$

**Шаг 6. Определение массы исходного раствора щёлочи**

Массовый баланс конечного раствора:

$$m_{	ext{итог}} = m(\ce{CO2}) + m(\ce{H2O}) + m_{	ext{р-ра}}(\ce{NaOH}) = 265 	ext{ г}$$

$$m_{	ext{р-ра}}(\ce{NaOH}) = 265 - 11 - 72 = 182 	ext{ г}$$

**Шаг 7. Расчёт массовой доли гидроксида натрия**

Из уравнения поглощения $\ce{CO2}$:

$$n(\ce{NaOH}) = 2n(\ce{CO2}) = 2 	imes 0{,}25 = 0{,}5 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{NaOH}) = 0{,}5 	imes 40 = 20 	ext{ г}$$

$$\omega(\ce{NaOH}) = \frac{20}{182} = 0{,}1099 \approx 11{,}0\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии