Номер 494, страница 75 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

494. Смесь оксида углерода(II) и оксида углерода(IV) объёмом (н. у.) $5,0 \text{ дм}^3$ пропустили через избыток раствора гидроксида натрия. В результате реакции объём (н. у.) газа уменьшился до $2,0 \text{ дм}^3$. Рассчитайте массу образовавшегося карбоната натрия.

Дано:

$V_{смеси}(CO, CO_2) = 5.0 \text{ дм³}$

$V_{ост}(CO) = 2.0 \text{ дм³}$

Условия: нормальные (н. у.)

Перевод в СИ:

$V_{смеси}(CO, CO_2) = 5.0 \times 10^{-3} \text{ м³}$

$V_{ост}(CO) = 2.0 \times 10^{-3} \text{ м³}$

Найти:

$m(Na_2CO_3)$ - ?

Решение:

В исходной смеси содержатся оксид углерода(II) ($CO$) и оксид углерода(IV) ($CO_2$). При пропускании этой смеси через избыток раствора гидроксида натрия ($NaOH$) в реакцию вступает только оксид углерода(IV), так как он является кислотным оксидом. Оксид углерода(II) — несолеобразующий оксид, и он не реагирует с раствором щелочи в данных условиях.

Уравнение реакции взаимодействия оксида углерода(IV) с избытком гидроксида натрия:

$CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$

Объем газа уменьшился, потому что $CO_2$ был поглощен раствором щелочи. Газ, который остался после реакции, — это оксид углерода(II) ($CO$). Его объем составляет 2,0 дм³.

1. Определим объем оксида углерода(IV) в исходной смеси. Он равен разности общего объема смеси и объема оставшегося газа:

$V(CO_2) = V_{смеси} - V(CO) = 5.0 \text{ дм³} - 2.0 \text{ дм³} = 3.0 \text{ дм³}$

2. Рассчитаем количество вещества оксида углерода(IV), вступившего в реакцию. При нормальных условиях (н. у.) молярный объем любого газа $V_m$ равен 22.4 дм³/моль:

$n(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V_m} = \frac{3.0 \text{ дм³}}{22.4 \text{ дм³/моль}}$

3. По уравнению реакции, из 1 моль $CO_2$ образуется 1 моль карбоната натрия ($Na_2CO_3$). Следовательно, их количества вещества равны:

$n(Na_2CO_3) = n(CO_2) = \frac{3.0}{22.4} \text{ моль}$

4. Вычислим молярную массу карбоната натрия ($Na_2CO_3$), используя относительные атомные массы элементов:

$M(Na_2CO_3) = 2 \cdot Ar(Na) + Ar(C) + 3 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 23 + 12 + 3 \cdot 16 = 106 \text{ г/моль}$

5. Рассчитаем массу образовавшегося карбоната натрия:

$m(Na_2CO_3) = n(Na_2CO_3) \cdot M(Na_2CO_3) = \frac{3.0}{22.4} \text{ моль} \cdot 106 \text{ г/моль} \approx 14.196 \text{ г}$

Учитывая, что объемы в условии даны с двумя значащими цифрами, округлим результат до десятых:

$m(Na_2CO_3) \approx 14.2 \text{ г}$

Ответ: масса образовавшегося карбоната натрия равна 14.2 г.