Номер 1208, страница 187 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1208. Газ, полученный при действии избытка соляной кислоты на карбонат натрия массой $10,6 \text{ г}$, пропустили через раствор массой $50 \text{ г}$ с массовой долей гидроксида калия $22,4 \%$. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.

Дано:

$m(Na_2CO_3) = 10,6 \ г$

$m(р-ра \ KOH) = 50 \ г$

$ω(KOH) = 22,4 \ \% = 0,224$

Найти:

$ω(соли \ в \ полученном \ растворе) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции между карбонатом натрия и соляной кислотой. Соляная кислота взята в избытке, поэтому расчёт ведем по карбонату натрия. В ходе реакции выделяется углекислый газ:

$Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2 \uparrow$

2. Рассчитаем количество вещества (моль) карбоната натрия $Na_2CO_3$.

Молярная масса $Na_2CO_3$:

$M(Na_2CO_3) = 2 \cdot 23 + 12 + 3 \cdot 16 = 106 \ г/моль$

Количество вещества $Na_2CO_3$:

$n(Na_2CO_3) = \frac{m(Na_2CO_3)}{M(Na_2CO_3)} = \frac{10,6 \ г}{106 \ г/моль} = 0,1 \ моль$

3. По уравнению реакции, из 1 моль $Na_2CO_3$ образуется 1 моль $CO_2$. Следовательно, количество вещества выделившегося углекислого газа равно количеству вещества карбоната натрия:

$n(CO_2) = n(Na_2CO_3) = 0,1 \ моль$

4. Рассчитаем массу выделившегося углекислого газа.

Молярная масса $CO_2$:

$M(CO_2) = 12 + 2 \cdot 16 = 44 \ г/моль$

Масса $CO_2$:

$m(CO_2) = n(CO_2) \cdot M(CO_2) = 0,1 \ моль \cdot 44 \ г/моль = 4,4 \ г$

5. Теперь рассчитаем количество вещества гидроксида калия $KOH$ в растворе, через который пропустили газ.

Масса $KOH$ в растворе:

$m(KOH) = m(р-ра \ KOH) \cdot ω(KOH) = 50 \ г \cdot 0,224 = 11,2 \ г$

Молярная масса $KOH$:

$M(KOH) = 39 + 16 + 1 = 56 \ г/моль$

Количество вещества $KOH$:

$n(KOH) = \frac{m(KOH)}{M(KOH)} = \frac{11,2 \ г}{56 \ г/моль} = 0,2 \ моль$

6. Определим, какая реакция произойдет между $CO_2$ и $KOH$. Для этого сравним мольные соотношения реагентов:

$n(KOH) : n(CO_2) = 0,2 \ моль : 0,1 \ моль = 2 : 1$

Такое соотношение реагентов соответствует реакции образования средней соли – карбоната калия $K_2CO_3$:

$CO_2 + 2KOH \rightarrow K_2CO_3 + H_2O$

Реагенты находятся в стехиометрическом соотношении и прореагируют полностью без остатка.

7. Рассчитаем массу образовавшейся соли $K_2CO_3$. По уравнению реакции, из 1 моль $CO_2$ образуется 1 моль $K_2CO_3$.

$n(K_2CO_3) = n(CO_2) = 0,1 \ моль$

Молярная масса $K_2CO_3$:

$M(K_2CO_3) = 2 \cdot 39 + 12 + 3 \cdot 16 = 138 \ г/моль$

Масса $K_2CO_3$:

$m(K_2CO_3) = n(K_2CO_3) \cdot M(K_2CO_3) = 0,1 \ моль \cdot 138 \ г/моль = 13,8 \ г$

8. Рассчитаем массу конечного раствора. Она складывается из массы исходного раствора гидроксида калия и массы поглощенного углекислого газа.

$m(конечного \ р-ра) = m(р-ра \ KOH) + m(CO_2) = 50 \ г + 4,4 \ г = 54,4 \ г$

9. Наконец, рассчитаем массовую долю соли ($K_2CO_3$) в полученном растворе.

$ω(K_2CO_3) = \frac{m(K_2CO_3)}{m(конечного \ р-ра)} = \frac{13,8 \ г}{54,4 \ г} \approx 0,25367$

Переведем в проценты:

$ω(K_2CO_3) \approx 0,25367 \cdot 100\% \approx 25,4 \ \%$

Ответ: массовая доля соли (карбоната калия) в полученном растворе составляет 25,4 %.