2023-05-25
При постепенном доливании 100 г раствора соляной кислоты до 100 г раствора соды образуется 198,9 г раствора продуктов реакции. Во время сливания тех же растворов в обратном порядке масса полученного раствора составляет 197,8 г. Объяснить наблюдаемое явление и определить концентрацию растворов, взятых для реакции.
Решение:
Уменьшение массы раствора происходит за счет выделения углекислого газа. В первом случае его выделилось 1,1 г, во втором - 2,2 г. Количество выделенного углекислого газа определяется по исходному веществу, которое полностью прореагировало. Первая реакция:
$HCl + Na_{2}CO_{3} = NaCl + NаHCO_{3}$. (1)
Затем избыток соляной кислоты реагирует с гидрокарбонатом натрия:
$HCl + NaHCO_{3} = NaCl + H_{2}O + CO_{2} \uparrow$. (2)
Для первого случая отношение $\frac{m_{HCl}}{m_{Na_{2}CO_{2}}} < 2$. В противном случае в реакцию с соляной кислотой вступил бы весь образовавшийся гидрокарбонат и углекислого газа выделилось бы не меньше, чем во втором случае. Это отношение является условием недостатка соляной кислоты в реакции (1). Во втором случае соляная кислота используется полностью.
По схеме $\underset{2 \cdot 36,5 \: г}{2HCl} - \underset{44 \: г}{CO_{2}}$ определим общее количество соляной кислоты, израсходованной во втором случае:
73 г $HCl$ образуют 44 г $CO_{2}$;
$x$ г $HCl$ образуют 2,2 г $CO_{2}$;
$x = 3,65 г$.
По схеме $HCl-CO_{2}$ определим количество $HCl$, израсходованное во второй стадии:
36,5 г $HCl$ образуют 44 г $CO_{2}$;
$y$ г $HCl$ образуют 1,1 г $CO_{2}$;
$y = 0,91 г$.
На первой стадии израсходовано 3,65 - 0,91 = 2,74 г $HCl$. Определим количество соды по схеме: $\underset{36,5}{HCl} - \underset{106}{Na_{2}CO_{3}}$
36,5 г $HCl$ реагируют со 106 г $Na_{2}CO_{3}$;
2,74 г $HCl$ реагируют со $z$ г $Na_{2}CO_{3}$;
$z \approx 7,95 г$.
Следовательно, взят 3,65% - ный раствор $HCl$ 1 7,95%-ный раствор $Na_{2}CO_{3}$