Номер 530, страница 100 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

530. Смесь карбоната натрия и гидрокарбоната натрия общей массой 40,0 г нагрели при 200 °С до постоянной массы. В результате этого образовалась вода массой 3,60 г. Вычислите массовую долю карбоната натрия в исходной смеси.

Дано:

$m(\text{смеси } Na_2CO_3 \text{ и } NaHCO_3) = 40,0 \text{ г}$

$m(H_2O) = 3,60 \text{ г}$

Найти:

$\omega(Na_2CO_3) - ?$

Решение:

При нагревании смеси карбонат натрия ($Na_2CO_3$) не разлагается, так как является термически устойчивым соединением при данной температуре (200 °C). Разложению подвергается только гидрокарбонат натрия ($NaHCO_3$). Вода, углекислый газ и карбонат натрия образуются в результате этой реакции.

Уравнение реакции термического разложения гидрокарбоната натрия:

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

1. Вычислим молярные массы веществ, которые нам понадобятся для расчетов:

Молярная масса воды ($H_2O$):

$M(H_2O) = 2 \cdot A_r(H) + A_r(O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$

Молярная масса гидрокарбоната натрия ($NaHCO_3$):

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

2. Найдем количество вещества (моль) образовавшейся воды, используя ее массу:

$n(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = \frac{3,60 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции найдем количество вещества гидрокарбоната натрия, который разложился. Из уравнения видно, что из 2 моль $NaHCO_3$ образуется 1 моль $H_2O$. Следовательно, количество вещества гидрокарбоната натрия в два раза больше количества вещества воды.

$n(NaHCO_3) = 2 \cdot n(H_2O) = 2 \cdot 0,2 \text{ моль} = 0,4 \text{ моль}$

4. Теперь вычислим массу гидрокарбоната натрия, которая содержалась в исходной смеси:

$m(NaHCO_3) = n(NaHCO_3) \cdot M(NaHCO_3) = 0,4 \text{ моль} \cdot 84 \text{ г/моль} = 33,6 \text{ г}$

5. Зная общую массу смеси и массу гидрокарбоната натрия, найдем массу карбоната натрия в исходной смеси:

$m(Na_2CO_3) = m(\text{смеси}) - m(NaHCO_3) = 40,0 \text{ г} - 33,6 \text{ г} = 6,4 \text{ г}$

6. Наконец, вычислим массовую долю карбоната натрия в исходной смеси:

$\omega(Na_2CO_3) = \frac{m(Na_2CO_3)}{m(\text{смеси})} \cdot 100\% = \frac{6,4 \text{ г}}{40,0 \text{ г}} \cdot 100\% = 0,16 \cdot 100\% = 16\%$

Ответ: массовая доля карбоната натрия в исходной смеси составляет 16%.