Номер 267, страница 60 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

267. Углекислый газ какой максимальной массой может выделиться при добавлении избытка соляной кислоты к раствору карбоната натрия массой 100 кг с массовой долей соли, равной 10,60 % ?

Дано:

$m_{раствора(Na_2CO_3)} = 100 \text{ кг}$

$\omega_{(Na_2CO_3)} = 10,60 \% = 0,1060$

Соляная кислота $HCl$ в избытке.

Найти:

$m_{(CO_2)} - ?$

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции между карбонатом натрия и соляной кислотой. При взаимодействии карбоната с сильной кислотой выделяется углекислый газ:

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

2. Рассчитаем массу чистого карбоната натрия ($Na_2CO_3$) в 100 кг раствора. Масса растворенного вещества равна произведению массы раствора на его массовую долю:

$m_{(Na_2CO_3)} = m_{раствора(Na_2CO_3)} \times \omega_{(Na_2CO_3)}$

$m_{(Na_2CO_3)} = 100 \text{ кг} \times 0,1060 = 10,6 \text{ кг}$

3. Вычислим молярные массы карбоната натрия ($Na_2CO_3$) и углекислого газа ($CO_2$). Для удобства расчетов будем использовать кг/кмоль.

$M(Na_2CO_3) = 2 \times 23 + 12 + 3 \times 16 = 106 \text{ г/моль} = 106 \text{ кг/кмоль}$

$M(CO_2) = 12 + 2 \times 16 = 44 \text{ г/моль} = 44 \text{ кг/кмоль}$

4. Найдем количество вещества (в киломолях) карбоната натрия. Так как соляная кислота дана в избытке, то карбонат натрия является лимитирующим реагентом, и расчет ведется по нему.

$n_{(Na_2CO_3)} = \frac{m_{(Na_2CO_3)}}{M_{(Na_2CO_3)}} = \frac{10,6 \text{ кг}}{106 \text{ кг/кмоль}} = 0,1 \text{ кмоль}$

5. Согласно уравнению реакции, из 1 моль $Na_2CO_3$ образуется 1 моль $CO_2$. Следовательно, их количества вещества соотносятся как 1:1.

$n_{(CO_2)} = n_{(Na_2CO_3)} = 0,1 \text{ кмоль}$

6. Теперь можно найти массу углекислого газа, которая выделится в результате реакции:

$m_{(CO_2)} = n_{(CO_2)} \times M_{(CO_2)} = 0,1 \text{ кмоль} \times 44 \text{ кг/кмоль} = 4,4 \text{ кг}$

Ответ: максимальная масса углекислого газа, которая может выделиться, составляет 4,4 кг.