Номер 1234, страница 191 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1234. Какой объём (н. у.) газа выделится при действии избытка серной кислоты на гидрокарбонат натрия массой 5,44 кг?

Дано:

$m(NaHCO_3) = 5,44 \text{ кг}$

Условия: нормальные (н. у.)

$m(NaHCO_3) = 5,44 \text{ кг} = 5440 \text{ г}$

Найти:

$V(\text{газ}) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции между гидрокарбонатом натрия ($NaHCO_3$) и серной кислотой ($H_2SO_4$). Серная кислота взята в избытке, значит, расчеты будем вести по гидрокарбонату натрия. В результате реакции выделяется углекислый газ ($CO_2$).

$2NaHCO_3 + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2CO_2 \uparrow + 2H_2O$

2. Рассчитаем молярную массу гидрокарбоната натрия ($NaHCO_3$), используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы Д. И. Менделеева: $Ar(Na) = 23$, $Ar(H) = 1$, $Ar(C) = 12$, $Ar(O) = 16$.

$M(NaHCO_3) = 23 + 1 + 12 + 3 \cdot 16 = 84 \text{ г/моль}$

3. Вычислим количество вещества (число моль) гидрокарбоната натрия в 5440 г.

$n(NaHCO_3) = \frac{m(NaHCO_3)}{M(NaHCO_3)} = \frac{5440 \text{ г}}{84 \text{ г/моль}}$

4. Согласно уравнению реакции, из 2 моль $NaHCO_3$ образуется 2 моль $CO_2$. Следовательно, их количества веществ соотносятся как $1:1$.

$n(CO_2) = n(NaHCO_3) = \frac{5440}{84} \text{ моль}$

5. Найдем объем выделившегося углекислого газа. При нормальных условиях (н. у.) молярный объем любого газа $V_m$ составляет 22,4 л/моль.

$V(CO_2) = n(CO_2) \cdot V_m = \frac{5440}{84} \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} \approx 1450,67 \text{ л}$

Округлим полученное значение до трех значащих цифр, так как масса в условии дана с тремя значащими цифрами (5,44).

$V(CO_2) \approx 1450 \text{ л}$

Этот объем можно также выразить в кубических метрах: $1450 \text{ л} = 1,45 \text{ м}^3$.

Ответ: при действии избытка серной кислоты на 5,44 кг гидрокарбоната натрия выделится 1450 л (или 1,45 м³) газа.