Номер 1238, страница 191 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1238. Гидрокарбонат натрия массой 5,44 г прокалили. Рассчитайте массу твёрдого остатка.

Дано:

$m(NaHCO_3) = 5,44 \text{ г}$

Найти:

$m(\text{твёрдого остатка}) - ?$

Решение:

При прокаливании (термическом разложении) гидрокарбонат натрия превращается в карбонат натрия, воду и углекислый газ. Уравнение реакции выглядит следующим образом:

$2NaHCO_3 \xrightarrow{t} Na_2CO_3 + H_2O\uparrow + CO_2\uparrow$

Из уравнения реакции видно, что твёрдым продуктом, который останется после прокаливания, является карбонат натрия ($Na_2CO_3$), так как вода и углекислый газ улетучиваются.

Для расчёта массы твёрдого остатка выполним следующие действия:

1. Рассчитаем молярные массы реагента и твёрдого продукта, используя относительные атомные массы элементов из Периодической таблицы Д.И. Менделеева: $Ar(Na)=23$, $Ar(H)=1$, $Ar(C)=12$, $Ar(O)=16$.

Молярная масса гидрокарбоната натрия ($NaHCO_3$):

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

Молярная масса карбоната натрия ($Na_2CO_3$):

$M(Na_2CO_3) = 2 \cdot 23 + 12 + 3 \cdot 16 = 46 + 12 + 48 = 106 \text{ г/моль}$

2. Найдем количество вещества (число моль) гидрокарбоната натрия в исходной порции:

$n(NaHCO_3) = \frac{m(NaHCO_3)}{M(NaHCO_3)} = \frac{5,44 \text{ г}}{84 \text{ г/моль}} \approx 0,06476 \text{ моль}$

3. По стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции определим количество вещества образовавшегося карбоната натрия. Соотношение количеств веществ $NaHCO_3$ и $Na_2CO_3$ равно 2:1.

$\frac{n(NaHCO_3)}{2} = \frac{n(Na_2CO_3)}{1}$

$n(Na_2CO_3) = \frac{1}{2} n(NaHCO_3) = \frac{1}{2} \cdot 0,06476 \text{ моль} \approx 0,03238 \text{ моль}$

4. Рассчитаем массу твёрдого остатка — карбоната натрия:

$m(Na_2CO_3) = n(Na_2CO_3) \cdot M(Na_2CO_3) = 0,03238 \text{ моль} \cdot 106 \text{ г/моль} \approx 3,43 \text{ г}$

Задачу можно решить и с помощью пропорции:

По уравнению реакции, из $2 \text{ моль } NaHCO_3$ образуется $1 \text{ моль } Na_2CO_3$.

Масса $2 \text{ моль } NaHCO_3 = 2 \cdot 84 = 168 \text{ г}$.

Масса $1 \text{ моль } Na_2CO_3 = 106 \text{ г}$.

Составим пропорцию:

Из $168 \text{ г } NaHCO_3$ образуется $106 \text{ г } Na_2CO_3$.

Из $5,44 \text{ г } NaHCO_3$ образуется $x \text{ г } Na_2CO_3$.

$\frac{168 \text{ г}}{5,44 \text{ г}} = \frac{106 \text{ г}}{x \text{ г}}$

$x = \frac{5,44 \text{ г} \cdot 106 \text{ г}}{168 \text{ г}} \approx 3,43 \text{ г}$

Ответ: масса твёрдого остатка составляет 3,43 г.