Номер 201, страница 47 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

201. Рассчитайте массу карбоната натрия и объём соляной кислоты с массовой долей хлороводорода 0,150 и плотностью $1,072 \text{ г/см}^3$, необходимых для получения углекислого газа объёмом (н. у.) $36,0 \text{ дм}^3$.

Дано:

$V(CO_2) = 36,0 \text{ дм}^3$ (н. у.)

$\omega(HCl) = 0,150$

$\rho(\text{p-pa } HCl) = 1,072 \text{ г/см}^3$

$V(CO_2) = 36,0 \text{ дм}^3 = 0,036 \text{ м}^3$

$\rho(\text{p-pa } HCl) = 1,072 \text{ г/см}^3 = 1072 \text{ кг/м}^3$

Найти:

$m(Na_2CO_3) - ?$

$V(\text{p-pa } HCl) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции взаимодействия карбоната натрия с соляной кислотой:

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

2. Рассчитаем количество вещества (моль) выделившегося углекислого газа. При нормальных условиях (н. у.) молярный объем газа $V_m$ равен $22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}$:

$n(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V_m} = \frac{36,0 \text{ дм}^3}{22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}} \approx 1,607 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции найдем количество вещества реагентов. Из стехиометрических коэффициентов следует, что:

$n(Na_2CO_3) = n(CO_2) \approx 1,607 \text{ моль}$

$n(HCl) = 2 \times n(CO_2) \approx 2 \times 1,607 \text{ моль} = 3,214 \text{ моль}$

4. Вычислим массу карбоната натрия. Молярная масса $Na_2CO_3$ составляет $M(Na_2CO_3) = 106,0 \text{ г/моль}$.

$m(Na_2CO_3) = n(Na_2CO_3) \times M(Na_2CO_3) \approx 1,607 \text{ моль} \times 106,0 \text{ г/моль} \approx 170 \text{ г}$

5. Теперь рассчитаем объем раствора соляной кислоты. Сначала найдем массу чистого хлороводорода ($HCl$). Молярная масса $HCl$ составляет $M(HCl) = 36,5 \text{ г/моль}$.

$m(HCl) = n(HCl) \times M(HCl) \approx 3,214 \text{ моль} \times 36,5 \text{ г/моль} \approx 117,3 \text{ г}$

6. Зная массу чистого $HCl$ и его массовую долю в растворе, найдем массу раствора соляной кислоты:

$m(\text{p-pa } HCl) = \frac{m(HCl)}{\omega(HCl)} \approx \frac{117,3 \text{ г}}{0,150} \approx 782,1 \text{ г}$

7. Наконец, используя плотность раствора, найдем его объем:

$V(\text{p-pa } HCl) = \frac{m(\text{p-pa } HCl)}{\rho(\text{p-pa } HCl)} \approx \frac{782,1 \text{ г}}{1,072 \text{ г/см}^3} \approx 730 \text{ см}^3$

Ответ: масса карбоната натрия $170 \text{ г}$; объем раствора соляной кислоты $730 \text{ см}^3$.