Question

19,6 г оксида углерода(II) сожгли. Продукт сгорания полностью поглотили 420 г 10,5%-ного раствора гидроксида натрия. Найдите массовую долю веществ в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Accepted Answer

Answer

Идея решения: сожжённый оксид углерода(II) образует углекислый газ, который вступает в реакцию с гидроксидом натрия; поскольку щёлочь в недостатке, избыток $\ce{CO2}$ реагирует с образовавшимся карбонатом натрия, формируя гидрокарбонат.

**Уравнения реакций:**

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

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

$$\ce{Na2CO3 + CO2 + H2O -> 2NaHCO3}$$

**Расчёты:**

1) Вычислим количество вещества оксида углерода(II):

$$n(\ce{CO}) = \frac{m(\ce{CO})}{M(\ce{CO})} = \frac{19{,}6}{28} = 0{,}7 	ext{ моль}$$

2) По первому уравнению образуется углекислый газ в том же количестве:

$$n(\ce{CO2}) = n(\ce{CO}) = 0{,}7 	ext{ моль}$$

3) Найдём количество гидроксида натрия в исходном растворе:

$$m(\ce{NaOH}) = m_{	ext{р-ра}} \cdot \omega(\ce{NaOH}) = 420 \cdot 0{,}105 = 44{,}1 	ext{ г}$$

$$n(\ce{NaOH}) = \frac{44{,}1}{40} = 1{,}1025 	ext{ моль}$$

4) Определим лимитирующий реагент во второй реакции. Сравним отношения:

$$\frac{n(\ce{NaOH})}{2} : \frac{n(\ce{CO2})}{1} = \frac{1{,}1025}{2} : \frac{0{,}7}{1} = 0{,}55125 : 0{,}7$$

Поскольку $0{,}55125 < 0{,}7$, гидроксид натрия в недостатке, углекислый газ в избытке.

5) Вычислим количество прореагировавшего $\ce{CO2}$ и образовавшегося $\ce{Na2CO3}$:

$$n_{	ext{прореаг.}}(\ce{CO2}) = \frac{n(\ce{NaOH})}{2} = \frac{1{,}1025}{2} = 0{,}55125 	ext{ моль}$$

$$n(\ce{Na2CO3}) = \frac{n(\ce{NaOH})}{2} = 0{,}55125 	ext{ моль}$$

6) Найдём остаток углекислого газа:

$$n_{	ext{ост.}}(\ce{CO2}) = 0{,}7 - 0{,}55125 = 0{,}14875 	ext{ моль}$$

7) Определим лимитирующий реагент в третьей реакции:

$$\frac{n(\ce{Na2CO3})}{1} : \frac{n_{	ext{ост.}}(\ce{CO2})}{1} = 0{,}55125 : 0{,}14875$$

Поскольку $0{,}55125 > 0{,}14875$, карбонат натрия в избытке, углекислый газ в недостатке.

8) Вычислим количество прореагировавшего карбоната натрия и образовавшегося гидрокарбоната:

$$n_{	ext{прореаг.}}(\ce{Na2CO3}) = n_{	ext{ост.}}(\ce{CO2}) = 0{,}14875 	ext{ моль}$$

$$n(\ce{NaHCO3}) = 2 \cdot n_{	ext{ост.}}(\ce{CO2}) = 2 \cdot 0{,}14875 = 0{,}2975 	ext{ моль}$$

9) Найдём остаток карбоната натрия:

$$n_{	ext{ост.}}(\ce{Na2CO3}) = 0{,}55125 - 0{,}14875 = 0{,}4025 	ext{ моль}$$

$$m_{	ext{ост.}}(\ce{Na2CO3}) = 0{,}4025 \cdot 106 = 42{,}665 	ext{ г}$$

10) Вычислим массу гидрокарбоната натрия:

$$m(\ce{NaHCO3}) = 0{,}2975 \cdot 84 = 24{,}99 	ext{ г}$$

11) Найдём массу конечного раствора:

$$m(\ce{CO2}) = 0{,}7 \cdot 44 = 30{,}8 	ext{ г}$$

$$m_{	ext{конечн. р-ра}} = 30{,}8 + 420 = 450{,}8 	ext{ г}$$

12) Вычислим массовые доли компонентов в растворе:

$$\omega(\ce{Na2CO3}) = \frac{42{,}665}{450{,}8} = 0{,}0946 \approx 9{,}5\%$$

$$\omega(\ce{NaHCO3}) = \frac{24{,}99}{450{,}8} = 0{,}0554 \approx 5{,}5\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии