Разделы 
Дополнительно
Задача по химии - 4375
2025-07-22 
При взаимодействии образца кристаллической соды массой 1,287 г с избытком хлороводородной кислоты выделилось 100,8 мл газа (условия приведены к нормальным). Образец другого кристаллогидрата соды массой 0,715 г обработали 50 мл 0,1 М раствора серной кислоты, по окончании реакции избыток кислоты нейтрализовали (по метиловому оранжевому) 50 мл 0,1 М раствора гидроксида натрия.
1. Сколько молекул кристаллизационной воды содержит молекула первого кристаллогидрата?
2. Одинаков или различен состав обоих образцов кристаллической соды?
Решение:
При обработке кристаллической соды $ Na_{2}CO_{3} \cdot xH_{2}O $ хлороводородной кислотой происходит реакция:
$Na_{2}CO_{3} \cdot xH_{2}O + 2HCl = 2NaCl + CO_{2} + (x+1)H_{2}O $ (1)
В соответствии с уравнением Клапейрона – Менделеева количество $ CO_{2} $, полученное в результате реакции, составит (при нормальных условиях):
$ n(CO_{2}) = \frac{pV}{RT} = \frac{101,3 \text{ (кПа)} \cdot 100,8 \cdot 10^{-3} \text{ (л)}}{8,314 \text{ (кПа} \cdot \text{л} \cdot \text{моль}^{-1} \cdot \text{К}^{-1}) \cdot 273 \text{ (К)}} = 0,0045 $ моль
Согласно уравнению реакции (1) 1 моль кристаллогидрата соды дает 1 моль $ CO_{2} $, следовательно, в данном случае прореагировало 0,0045 моль $ Na_{2}CO_{3} \cdot xH_{2}O $. Отсюда молярная масса первого образца соды массой 1,287 г равна:
$ M_{1} = \frac{1,287}{0,0045} = 286 $ г/моль
Молярная масса кристаллогидрата соды складывается из молярных масс карбоната натрия $ Na_{2}CO_{3} $ (М=106 г/моль) и кристаллизационной воды с учетом числа входящих молекул $ H_{2}O $, т. е.
$ M_{1} = M(Na_{2}CO_{3}) + xM(H_{2}O) = 106 + 18x = 286 $
откуда $ x=10 $.
Следовательно, формула первого образца кристаллогидрата $ Na_{2}CO_{3} \cdot 10H_{2}O $.
Во втором опыте с другим образцом кристаллической соды протекают реакции:
$ Na_{2}CO_{3} \cdot yH_{2}O + H_{2}SO_{4} = Na_{2}SO_{4} + CO_{2} + (y+1)H_{2}O $ (2)
$ H_{2}SO_{4} + 2NaOH = Na_{2}SO_{4} + 2H_{2}O $ (3)
Общее количество $ H_{2}SO_{4} $, введенное в реакцию с содой, и количество $NaOH$ пошедшее на нейтрализацию избытка кислоты, равны:
$ n(H_{2}SO_{4})_{общ} = 0,1 \cdot 0,05 = 0,005 $ моль
$ n(NaOH) = 0,1 \cdot 0,05 = 0,005 $ моль
Согласно уравнению (3) 0,005 моль NaOH соответствуют 0,0025 моль $ H_{2}SO_{4} $. Следовательно, в реакции (2) израсходовано серной кислоты:
$ n(H_{2}SO_{4}) = 0,005 - 0,0025 = 0,0025 $ моль
В соответствии с уравнением (2) с 0,0025 моль $ H_{2}SO_{4} $ прореагировало 0,0025 моль кристаллогидрата соды. Отсюда молярная масса второго образца соды массой 0,715 г равна:
$ M_{2} = 106 + 18y = 0,715/0,0025 = 286 $ г/моль
Следовательно, $ y = x = 10 $. Таким образом, оба образца соды представляют собой один и тот же кристаллогидрат $ Na_{2}CO_{3} \cdot 10H_{2}O $.
При взаимодействии образца кристаллической соды массой 1,287 г с избытком хлороводородной кислоты выделилось 100,8 мл газа (условия приведены к нормальным). Образец другого кристаллогидрата соды массой 0,715 г обработали 50 мл 0,1 М раствора серной кислоты, по окончании реакции избыток кислоты нейтрализовали (по метиловому оранжевому) 50 мл 0,1 М раствора гидроксида натрия.
1. Сколько молекул кристаллизационной воды содержит молекула первого кристаллогидрата?
2. Одинаков или различен состав обоих образцов кристаллической соды?
Решение:
При обработке кристаллической соды $ Na_{2}CO_{3} \cdot xH_{2}O $ хлороводородной кислотой происходит реакция:
$Na_{2}CO_{3} \cdot xH_{2}O + 2HCl = 2NaCl + CO_{2} + (x+1)H_{2}O $ (1)
В соответствии с уравнением Клапейрона – Менделеева количество $ CO_{2} $, полученное в результате реакции, составит (при нормальных условиях):
$ n(CO_{2}) = \frac{pV}{RT} = \frac{101,3 \text{ (кПа)} \cdot 100,8 \cdot 10^{-3} \text{ (л)}}{8,314 \text{ (кПа} \cdot \text{л} \cdot \text{моль}^{-1} \cdot \text{К}^{-1}) \cdot 273 \text{ (К)}} = 0,0045 $ моль
Согласно уравнению реакции (1) 1 моль кристаллогидрата соды дает 1 моль $ CO_{2} $, следовательно, в данном случае прореагировало 0,0045 моль $ Na_{2}CO_{3} \cdot xH_{2}O $. Отсюда молярная масса первого образца соды массой 1,287 г равна:
$ M_{1} = \frac{1,287}{0,0045} = 286 $ г/моль
Молярная масса кристаллогидрата соды складывается из молярных масс карбоната натрия $ Na_{2}CO_{3} $ (М=106 г/моль) и кристаллизационной воды с учетом числа входящих молекул $ H_{2}O $, т. е.
$ M_{1} = M(Na_{2}CO_{3}) + xM(H_{2}O) = 106 + 18x = 286 $
откуда $ x=10 $.
Следовательно, формула первого образца кристаллогидрата $ Na_{2}CO_{3} \cdot 10H_{2}O $.
Во втором опыте с другим образцом кристаллической соды протекают реакции:
$ Na_{2}CO_{3} \cdot yH_{2}O + H_{2}SO_{4} = Na_{2}SO_{4} + CO_{2} + (y+1)H_{2}O $ (2)
$ H_{2}SO_{4} + 2NaOH = Na_{2}SO_{4} + 2H_{2}O $ (3)
Общее количество $ H_{2}SO_{4} $, введенное в реакцию с содой, и количество $NaOH$ пошедшее на нейтрализацию избытка кислоты, равны:
$ n(H_{2}SO_{4})_{общ} = 0,1 \cdot 0,05 = 0,005 $ моль
$ n(NaOH) = 0,1 \cdot 0,05 = 0,005 $ моль
Согласно уравнению (3) 0,005 моль NaOH соответствуют 0,0025 моль $ H_{2}SO_{4} $. Следовательно, в реакции (2) израсходовано серной кислоты:
$ n(H_{2}SO_{4}) = 0,005 - 0,0025 = 0,0025 $ моль
В соответствии с уравнением (2) с 0,0025 моль $ H_{2}SO_{4} $ прореагировало 0,0025 моль кристаллогидрата соды. Отсюда молярная масса второго образца соды массой 0,715 г равна:
$ M_{2} = 106 + 18y = 0,715/0,0025 = 286 $ г/моль
Следовательно, $ y = x = 10 $. Таким образом, оба образца соды представляют собой один и тот же кристаллогидрат $ Na_{2}CO_{3} \cdot 10H_{2}O $.
