Как решить эту задачу по химии? Газ, выделившийся при обжиге 10,2 г природного известняка, содержащего 2% некарбонатных примесей, поглощен 33,3 см3 раствора ( р = 1,2 г/см3 ) с массовой долей гидроксида натрия 20 %. Определите, какая образовалась соль и какова ее масса.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения задачи давайте разберем все шаги по порядку:

Определим массу чистого известняка:
Природный известняк содержит 2% некарбонатных примесей. Если масса известняка 10,2 г, то масса реального (чистого) карбоната кальция (CaCO₃) будет:
[
m_{CaCO_3} = 10,2 \, \text{г} - 0,02 \cdot 10,2 \, \text{г} = 10,2 \, \text{г} - 0,204 \, \text{г} = 10,0 \, \text{г}
]

Выделение газа:
При обжиге карбоната кальция происходит реакция:
[
CaCO_3 \rightarrow CaO + CO2 \uparrow
]
Для 1 моль CaCO₃ (100 г) выделяется 1 моль CO₂ (44 г). Следовательно, для 10 г CaCO₃ выделится:
[
m{CO_2} = 10,0 \, \text{г} \cdot \frac{44 \, \text{г/mol}}{100 \, \text{г/mol}} = 4,4 \, \text{г}
]

Определим массу гидроксида натрия в растворе:
Дано 33,3 см³ раствора с плотностью 1,2 г/см³:
[
m{раствора} = V \cdot \rho = 33,3 \, \text{см}^3 \cdot 1,2 \, \text{г/см}^3 = 39,96 \, \text{г}
]
С массовой долей NaOH 20% масса NaOH в растворе составляет:
[
m{NaOH} = 39,96 \, \text{г} \cdot 0,2 = 7,992 \, \text{г}
]

Реакция CO₂ с NaOH:
Додача углекислого газа в раствор гидроксида натрия приводит к образованию натрий карбоната (или натрий бикарбоната):
[
CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O
]
Либо:
[
CO_2 + NaOH \rightarrow NaHCO_3
]
Здесь мы рассмотрим, что NaOH может реагировать с CO₂ до образования соли NaHCO₃ (натрий бикарбонат) или Na₂CO₃ (натриевая соль угольной кислоты) в зависимости от соотношения.

Число моль CO₂:
[
n_{CO2} = \frac{m{CO2}}{M{CO_2}} = \frac{4,4 \, \text{г}}{44 \, \text{г/mol}} = 0,1 \, \text{моль}
]

Число моль NaOH:
[
n{NaOH} = \frac{m{NaOH}}{M_{NaOH}} = \frac{7,992 \, \text{г}}{40 \, \text{г/mol}} = 0,1998 \, \text{моль}
]

Реакция соотношения:
На каждую моль CO₂ требуется 2 моль NaOH для получения Na₂CO₃, а для NaHCO₃ – 1 моль NaOH. У нас 0,1 моль CO₂ и достаточное количество NaOH (0,1998 молей) для полноценного реагирования. В итоге образуется соль Na₂CO₃.

Масса полученной соли:
Для получения Na₂CO₃ требуется 0,1 моль CO₂, которая будет реагировать с NaOH. Масса Na₂CO₃ авидимо составит:
[
M_{Na_2CO3} = 2 \cdot 23 + 12 + 3 \cdot 16 = 106 \, \text{г/mol}
]
[
m{Na_2CO_3} = 0,1 \, \text{моль} \cdot 106 \, \text{г/mol} = 10,6 \, \text{г}
]

Ответ: образуется соль Na₂CO₃, масса которой составляет 10,6 г.