Номер 10, страница 232 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

10. Определите объём углекислого газа (н. у.), который выделится из огнетушителя, содержащего серную кислоту и раствор объёмом 10 дм³ с массовой долей гидрокарбоната натрия 8 % (плотность раствора — 1,058 г/см³).

*Подготовьте сообщения:

1. Как образуются сталактиты и сталагмиты;

2. Производство стекла в Республике Беларусь.

Дано:

$V_{р-ра}(NaHCO_3) = 10 \text{ дм}^3 = 0.01 \text{ м}^3$

$\omega(NaHCO_3) = 8 \% = 0.08$

$\rho_{р-ра} = 1,058 \text{ г/см}^3 = 1058 \text{ кг/м}^3$

Найти:

$V(CO_2)$ — ?

Решение:

Принцип действия кислотного огнетушителя основан на химической реакции между серной кислотой и гидрокарбонатом натрия, в результате которой выделяется углекислый газ. Уравнение реакции выглядит следующим образом:

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

Предполагается, что серная кислота взята в избытке, и объем выделившегося углекислого газа зависит от количества гидрокарбоната натрия.

1. Найдем массу раствора гидрокарбоната натрия. Для этого переведем объем раствора в см³: $10 \text{ дм}^3 = 10000 \text{ см}^3$.

$m_{р-ра} = \rho_{р-ра} \times V_{р-ра} = 1,058 \text{ г/см}^3 \times 10000 \text{ см}^3 = 10580 \text{ г}$

2. Рассчитаем массу чистого гидрокарбоната натрия ($NaHCO_3$) в растворе:

$m(NaHCO_3) = m_{р-ра} \times \omega(NaHCO_3) = 10580 \text{ г} \times 0,08 = 846,4 \text{ г}$

3. Вычислим молярную массу гидрокарбоната натрия:

$M(NaHCO_3) = M(Na) + M(H) + M(C) + 3 \times M(O) = 23 + 1 + 12 + 3 \times 16 = 84 \text{ г/моль}$

4. Определим количество вещества (число молей) гидрокарбоната натрия:

$n(NaHCO_3) = \frac{m(NaHCO_3)}{M(NaHCO_3)} = \frac{846,4 \text{ г}}{84 \text{ г/моль}} \approx 10,076 \text{ моль}$

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

$n(CO_2) = n(NaHCO_3) \approx 10,076 \text{ моль}$

6. Найдем объем углекислого газа при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем газа при н. у. ($V_m$) составляет $22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}$.

$V(CO_2) = n(CO_2) \times V_m = 10,076 \text{ моль} \times 22,4 \text{ дм}^3/\text{моль} \approx 225,7 \text{ дм}^3$

Ответ: объем выделившегося углекислого газа составляет примерно $225,7 \text{ дм}^3$.