2023-01-19
Определить состав солей, образующихся при пропускании через раствор, содержащий 3,2 г едкого натра, 1,568 л $CO_{2}$ (н. у.).
Решение:
Реакция между углекислым газом и едким натром в растворе проходит по таким уравнениям:
$\underset{2 \cdot 40}{ \underline{2NaOH}} + \underset{22,4}{ \underline{CO_{2}}} = \underset{106}{ \underline{Na_{2}SO_{3}}} + H_{2}O$,
$Na_{2}CO_{3} + CO_{2} + H_{2}O = \underset{2 \cdot 84}{ \underline{2NaHCO_{3}}}$.
Первый способ. По условию задачи через раствор, содержащий 3,2 г, или $\frac{3,2}{40} = 0,08$ моль, едкого натра, пропустили 1,568 л, или $\frac{1,568}{22,4} = 0,07$ моль углекислого газа. Из уравнения реакции 2 моль $NaOH$ реагируют с 1 моль $CO_{2}$ и образуют 1 моль $Na_{2}CO_{3}$, а 0,08 моль $NaOH$ будут реагировать с 0,04 моль $CO_{2}$ с образованием 0,04 моль $Na_{2}CO_{3}$. Остальные 0,03 моль ($0,07 - 0,04 = 0,03$) $CO_{2}$ будут реагировать с образовавшимся карбонатом натрия. Из этого уравнения реакции видно, что 1 моль $CO_{2}$ реагирует с 1 моль $Na_{2}CO_{3}$ и образует 2 моль $Na_{2}HCO_{3}$, а 0,03 моль $CO_{2}$ будут реагировать с 0,03 моль $Na_{2}CO_{3}$ и образуют 0,06 моль, или $0,06 \cdot 84 = 5,04 \:г, NaHCO_{3}$. Значит, при взаимодействии 3,2 г едкого натра с 1,568 л углекислого газа в растворе образуются 5,04 г гидрокарбоната и 0,01 моль, или $0,01 \cdot 106 = 1,06$ г, карбоната натрия.
Второй способ. По условию задачи 3,2 г едкого натра реагируют в растворе с 1,568 л углекислого газа. По уравнению реакции едкого натра с углекислым газом
80 г $NaOH$ реагируют с 22,4 л $CO_{2}$,
3,2 г $NaOH$ реагируют с $x$ л $CO_{2}$,
$x = \frac {22,4 \cdot 3,2}{80} = 0,896$ л.
80 г $NaOH$ образует 106 г $Na_{2}CO_{3}$,
3,2 г $NaOH$ образует $x_{1}$ г $Na_{2}CO_{3}$,
$x_{1} = \frac {106 \cdot 3,2}{80} = 4,24$ г.
Следовательно, 0,896 л углекислого газа прореагируют с едким натром, а остальные 0,672 л ($1,568 - 0,896 = 0,672$) - с карбонатом натрия. Из этого уравнения видно, что
22,4 л $CO_{2}$ реагируют с 106 г $Na_{2}CO_{3}$
0,672 л $CO_{2}$ реагируют с $x_{2}$ г $Na_{2}CO_{3}$
$x_{2} = \frac {106 \cdot 0,672}{22,4} = 3,18$ г.
22,4 л $CO_{2}$ образуют 168 г $NaHCO_{3}$,
0,672 л $CO_{2}$ образуют $x_{3}$ г $NaHCO_{3}$,
$x_{3} = \frac {168 \cdot 0,672}{22,4} = 5,04$ г.
Значит, при взаимодействии 3,2 г едкого натра с 1,568 л углекислого газа в растворе образуются 5,04 г гидрокарбоната и 1,06 г ($4,24 - 3,18 = 1,06$) карбоната натрия.