Question

При нагревании образца гидрокарбоната натрия часть вещества разложилась. При этом выделилось 4,48 л (н.у.) газа и образовалось 63,2 г твёрдого безводного остатка. К полученному остатку добавили минимальный объём 20%-ного раствора соляной кислоты, необходимый для полного выделения углекислого газа. Определите массовую долю хлорида натрия в конечном 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: при нагревании часть гидрокарбоната разлагается в карбонат и воду, оставшийся гидрокарбонат и образовавшийся карбонат затем реагируют с соляной кислотой; необходимо найти количества всех веществ через стехиометрию и вычислить массовую долю хлорида натрия в итоговом растворе.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{2NaHCO3 ->[t] Na2CO3 + CO2 ^ + H2O}$$

$$\ce{NaHCO3 + HCl -> NaCl + CO2 ^ + H2O}$$

$$\ce{Na2CO3 + 2HCl -> 2NaCl + CO2 ^ + H2O}$$

**Расчёты:**

1) Вычислим количество углекислого газа, выделившегося при разложении:

$$n(\ce{CO2}) = \frac{V(\ce{CO2})}{V_m} = \frac{4{,}48}{22{,}4} = 0{,}2 	ext{ моль}$$

2) По первому уравнению найдём количество и массу образовавшегося карбоната натрия:

$$n(\ce{Na2CO3}) = n(\ce{CO2}) = 0{,}2 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{Na2CO3}) = 0{,}2 \cdot 106 = 21{,}2 	ext{ г}$$

3) Определим массу и количество оставшегося гидрокарбоната натрия:

$$m(\ce{NaHCO3}) = 63{,}2 - 21{,}2 = 42 	ext{ г}$$

$$n(\ce{NaHCO3}) = \frac{42}{84} = 0{,}5 	ext{ моль}$$

4) Вычислим количество соляной кислоты, необходимое для полного выделения углекислого газа:

$$n_1(\ce{HCl}) = n(\ce{NaHCO3}) = 0{,}5 	ext{ моль}$$

$$n_2(\ce{HCl}) = 2n(\ce{Na2CO3}) = 2 \cdot 0{,}2 = 0{,}4 	ext{ моль}$$

$$n(\ce{HCl}) = 0{,}5 + 0{,}4 = 0{,}9 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{HCl}) = 0{,}9 \cdot 36{,}5 = 32{,}85 	ext{ г}$$

5) Найдём массу раствора соляной кислоты:

$$m_{	ext{р-ра}}(\ce{HCl}) = \frac{32{,}85}{0{,}2} = 164{,}25 	ext{ г}$$

6) Вычислим количество углекислого газа, выделившегося при взаимодействии с кислотой:

$$n(\ce{CO2})_{	ext{всего при реакции}} = n(\ce{NaHCO3}) + n(\ce{Na2CO3}) = 0{,}5 + 0{,}2 = 0{,}7 	ext{ моль}$$

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

7) Определим количество и массу хлорида натрия, образовавшегося в реакциях с кислотой:

$$n(\ce{NaCl}) = n(\ce{NaHCO3}) + 2n(\ce{Na2CO3}) = 0{,}5 + 0{,}4 = 0{,}9 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{NaCl}) = 0{,}9 \cdot 58{,}5 = 52{,}65 	ext{ г}$$

8) Найдём массу конечного раствора:

$$m_{	ext{конечн. р-ра}} = m_{	ext{тв. ост.}} + m(\ce{HCl}) - m(\ce{CO2})_{	ext{выделилось}} = 63{,}2 + 164{,}25 - 30{,}8 = 196{,}65 	ext{ г}$$

9) Вычислим массовую долю хлорида натрия:

$$\omega(\ce{NaCl}) = \frac{m(\ce{NaCl})}{m_{	ext{конечн. р-ра}}} = \frac{52{,}65}{196{,}65} = 0{,}268 = 26{,}8\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии