Question

Нитрид натрия массой 8,3 г растворили в 490 г 20%-ного раствора серной кислоты. К полученному раствору добавили 57,2 г кристаллической соды ($\ce{Na2CO3 · 10H2O}$). Определите массовую долю кислоты в конечном растворе. Учитывайте образование только средних солей. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления.

Accepted Answer

Answer

Идея решения: найти количество вещества каждого реагента, определить, сколько серной кислоты израсходуется в обеих реакциях, вычислить массу оставшейся кислоты и массу конечного раствора с учётом выделившегося газа.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{2Na3N + 4H2SO4 -> 3Na2SO4 + (NH4)2SO4}$$

$$\ce{Na2CO3 + H2SO4 -> Na2SO4 + CO2 ^ + H2O}$$

**Расчёты:**

1) Вычислим количество вещества нитрида натрия:

$$n(\ce{Na3N}) = \frac{m(\ce{Na3N})}{M(\ce{Na3N})} = \frac{8{,}3}{83} = 0{,}1 	ext{ моль}$$

2) Найдём массу и количество вещества серной кислоты в исходном растворе:

$$m(\ce{H2SO4}) = m_{	ext{р-ра}} \cdot \omega(\ce{H2SO4}) = 490 \cdot 0{,}2 = 98 	ext{ г}$$

$$n(\ce{H2SO4}) = \frac{98}{98} = 1 	ext{ моль}$$

3) Определим количество вещества кристаллической соды:

$$n(\ce{Na2CO3 · 10H2O}) = \frac{57{,}2}{286} = 0{,}2 	ext{ моль}$$

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

4) Вычислим количество серной кислоты, израсходованное в каждой реакции:

По первому уравнению: $n_{	ext{прореаг.1}}(\ce{H2SO4}) = \frac{4 \cdot n(\ce{Na3N})}{2} = \frac{4 \cdot 0{,}1}{2} = 0{,}2$ моль

По второму уравнению: $n_{	ext{прореаг.2}}(\ce{H2SO4}) = n(\ce{Na2CO3}) = 0{,}2$ моль

5) Найдём количество вещества оставшейся серной кислоты:

$$n_{	ext{ост}}(\ce{H2SO4}) = 1 - 0{,}2 - 0{,}2 = 0{,}6 	ext{ моль}$$

$$m_{	ext{ост}}(\ce{H2SO4}) = 0{,}6 \cdot 98 = 58{,}8 	ext{ г}$$

6) Вычислим массу выделившегося углекислого газа:

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

$$m(\ce{CO2}) = 0{,}2 \cdot 44 = 8{,}8 	ext{ г}$$

7) Определим массу конечного раствора:

$$m_{	ext{конечн. р-ра}} = m(\ce{Na3N}) + m_{	ext{р-ра}}(\ce{H2SO4}) + m(\ce{Na2CO3 · 10H2O}) - m(\ce{CO2})$$

$$m_{	ext{конечн. р-ра}} = 8{,}3 + 490 + 57{,}2 - 8{,}8 = 546{,}7 	ext{ г}$$

8) Найдём массовую долю серной кислоты в конечном растворе:

$$\omega(\ce{H2SO4}) = \frac{m_{	ext{ост}}(\ce{H2SO4})}{m_{	ext{конечн. р-ра}}} = \frac{58{,}8}{546{,}7} = 0{,}1076 = 10{,}76\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии