Номер 656, страница 145 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

656. Ацетат натрия образуется в результате реакции «гашения» питьевой соды ($NaHCO_3$) винным уксусом. Такая реакция происходит в процессе приготовления теста. Какой объем 8%-ного винного уксуса потребуется для того, чтобы погасить питьевую соду массой 4,2 г? Какой объем углекислого газа (н. у.) при этом выделится? Рассчитайте массовую долю ацетата натрия в полученном растворе. Плотность 8%-ного раствора уксусной кислоты равна $1,01 \text{ г/см}^3$.

Дано:

$m(\text{NaHCO}_3) = 4.2 \text{ г}$

$\omega(\text{CH}_3\text{COOH}) = 8\% = 0.08$

$\rho(\text{раствора CH}_3\text{COOH}) = 1.01 \text{ г/см}^3$

Найти:

$V(\text{раствора CH}_3\text{COOH}) - ?$

$V(\text{CO}_2) - ?$

$\omega(\text{CH}_3\text{COONa}) \text{ в конечном растворе} - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции между гидрокарбонатом натрия (питьевой содой) и уксусной кислотой (основной компонент винного уксуса):

$\text{NaHCO}_3 + \text{CH}_3\text{COOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{COONa} + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2\uparrow$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчетах:

$M(\text{NaHCO}_3) = 23 + 1 + 12 + 3 \cdot 16 = 84 \text{ г/моль}$

$M(\text{CH}_3\text{COOH}) = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 60 \text{ г/моль}$

$M(\text{CO}_2) = 12 + 2 \cdot 16 = 44 \text{ г/моль}$

$M(\text{CH}_3\text{COONa}) = 2 \cdot 12 + 3 \cdot 1 + 2 \cdot 16 + 23 = 82 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества гидрокарбоната натрия массой 4,2 г:

$n(\text{NaHCO}_3) = \frac{m(\text{NaHCO}_3)}{M(\text{NaHCO}_3)} = \frac{4.2 \text{ г}}{84 \text{ г/моль}} = 0.05 \text{ моль}$

4. Согласно уравнению реакции, мольные соотношения реагентов и продуктов равны 1:1:1:1:1. Следовательно:

$n(\text{NaHCO}_3) = n(\text{CH}_3\text{COOH}) = n(\text{CO}_2) = n(\text{CH}_3\text{COONa}) = 0.05 \text{ моль}$

Какой объем 8%-ного винного уксуса потребуется для того, чтобы погасить питьевую соду массой 4,2 г?

1. Рассчитаем массу чистой уксусной кислоты, необходимой для реакции:

$m(\text{CH}_3\text{COOH}) = n(\text{CH}_3\text{COOH}) \cdot M(\text{CH}_3\text{COOH}) = 0.05 \text{ моль} \cdot 60 \text{ г/моль} = 3.0 \text{ г}$

2. Найдем массу 8%-ного раствора уксусной кислоты (винного уксуса), содержащего 3,0 г кислоты:

$m(\text{раствора уксуса}) = \frac{m(\text{CH}_3\text{COOH})}{\omega(\text{CH}_3\text{COOH})} = \frac{3.0 \text{ г}}{0.08} = 37.5 \text{ г}$

3. Зная массу и плотность раствора, найдем его объем:

$V(\text{раствора уксуса}) = \frac{m(\text{раствора уксуса})}{\rho(\text{раствора})} = \frac{37.5 \text{ г}}{1.01 \text{ г/см}^3} \approx 37.13 \text{ см}^3$

Ответ: потребуется 37,13 см³ (или 37,13 мл) 8%-ного винного уксуса.

Какой объем углекислого газа (н. у.) при этом выделится?

1. Объем газа при нормальных условиях (н. у.) рассчитывается по формуле $V = n \cdot V_m$, где $V_m$ - молярный объем газа, равный 22,4 л/моль.

$V(\text{CO}_2) = n(\text{CO}_2) \cdot V_m = 0.05 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 1.12 \text{ л}$

Ответ: выделится 1,12 л углекислого газа.

Рассчитайте массовую долю ацетата натрия в полученном растворе.

1. Найдем массу образовавшегося ацетата натрия:

$m(\text{CH}_3\text{COONa}) = n(\text{CH}_3\text{COONa}) \cdot M(\text{CH}_3\text{COONa}) = 0.05 \text{ моль} \cdot 82 \text{ г/моль} = 4.1 \text{ г}$

2. Найдем массу конечного раствора. Она равна сумме масс исходных компонентов (раствора уксуса и соды) за вычетом массы выделившегося углекислого газа.

Масса выделившегося углекислого газа:

$m(\text{CO}_2) = n(\text{CO}_2) \cdot M(\text{CO}_2) = 0.05 \text{ моль} \cdot 44 \text{ г/моль} = 2.2 \text{ г}$

Масса конечного раствора:

$m(\text{конечного раствора}) = m(\text{NaHCO}_3) + m(\text{раствора уксуса}) - m(\text{CO}_2) = 4.2 \text{ г} + 37.5 \text{ г} - 2.2 \text{ г} = 39.5 \text{ г}$

3. Рассчитаем массовую долю ацетата натрия в полученном растворе:

$\omega(\text{CH}_3\text{COONa}) = \frac{m(\text{CH}_3\text{COONa})}{m(\text{конечного раствора})} \cdot 100\% = \frac{4.1 \text{ г}}{39.5 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 10.4\%$

Ответ: массовая доля ацетата натрия в полученном растворе составляет 10,4%.