50 БАЛОВ!!! суміш натрій корбонатут та натрій форміату масою 48.4 г обробили надлишком концентрованої сульфатної кислоти. При цьому утворилося 13.44 л газрподібних продуктів. Визнач масовий склад вихідної суміши

Ответ:

Объяснение:

Для розв'язання цієї задачі необхідно визначити, який газ був утворений при реакції. З опису реакції видно, що утворюється газ, тому ми можемо використовувати формулу ідеального газу:

PV = nRT

де P - тиск газу, V - об'єм газу, n - кількість речовини газу (у молях), R - універсальна газова стала (8,31 Дж/моль·К), T - температура газу (у К).

Ми можемо використовувати цю формулу для визначення кількості молів газу, який утворюється під час реакції. Перед тим, як ми це зробимо, ми повинні знати, який саме газ утворюється. Це можна зробити з допомогою хімічної реакції.

Написана реакція:

Na2CO3 + 2NaCHO2 + 2H2SO4 → 3CO2 + 4NaHSO4 + 2H2O

З опису реакції бачимо, що утворюється вуглекислий газ (СО2). За умовою задачі ми знаємо об'єм утворених газів, тому, використовуючи ідеальний газ, ми можемо визначити кількість молів СО2 за формулою:

n = PV/RT

де P = 1 атмосфера (стандартний тиск), V = 13,44 л, R = 0,082 L·атм/моль·K (газова стала для атмосферних умов), T = 298 К (останній термін дії стандартної температури). Підставляючи значення, отримуємо:

n = (1 атм) × (13,44 л) / (0,082 L·атм/моль·K) × (298 К) ≈ 0,57 моль СО2

Оскільки в рівнянні реакції видно, що кожні 3 молі СО2 утворюються з 1 молі Na2CO3, то кількість молей Na2CO3, яка була використана, становитиме 0,57 / 3 ≈ 0,19 моль.

Аналогічно, кількість молей NaCHO2, яка була використана, дорівнює 0,38 моль (так як за рівнянням реакції на 1 молі Na2CO3 йде 2 молі NaCHO2).

Знайдемо маси обох сполук, використовуючи молярну масу:

m(Na2CO3) = n(Na2CO3) × M(Na2CO3) = 0,19 моль × 106 г/моль ≈ 20 г

m(NaCHO2) = n(NaCHO2) × M(NaCHO2) = 0,38 моль × 90 г/моль ≈ 34 г

Отже, масовий склад початкової суміші складає 20 г Na2CO3 і 34 г NaCHO2.

Для вирішення цієї задачі ми використаємо закон пропорційних частин (закон Лавуазьє) для газів. Згідно з цим законом, об'єм будь-якого газу, утвореного або спожитого в хімічній реакції, є пропорційним до кількості речовини газу, яка бере участь у реакції. За формулою газу можна визначити його молярну масу, а знання молярної маси речовин дозволяє визначити кількість речовини, що бере участь у реакції.Спочатку знайдемо кількість молярних еквівалентів кислоти, яка бере участь у реакції. Молярна концентрація H2SO4 у реакції є необмеженою, тому маса кислоти визначає кількість молярних еквівалентів.Молярна маса Na2CO3 = 106 г/мольМолярна маса NaHCO2 = 68 г/мольЗнайдемо кількість молярних еквівалентів кислоти:n(H2SO4) = m(H2SO4) / M(H2SO4) = 13.44 л * 0.0821 л/(моль·К) * 298 К / 2 = 175 мольЗ рівняння реакції можемо знайти кількість молярних еквівалентів Na2CO3 та NaHCO2, які беруть участь у реакції:Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + CO2↑NaHCO2 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + CO2↑n(Na2CO3) = n(H2SO4) / 2 = 87.5 мольn(NaHCO2) = n(H2SO4) / 2 = 87.5 мольМаса Na2CO3 = n(Na2CO3) · M(Na2CO3) = 87.5 моль * 106 г/моль = 9275 гМаса NaHCO2 = n(NaHCO2) · M(NaHCO2) = 87.5 моль * 68 г/моль = 5950 гЗа даною умовою ми можемо скласти рівняння реакції, яка відбулася:Na2CO3 + 2NaCHO2 + H2SO4 → Na2SO4 + 2CO2 + 2H2O + 2NaHSO4З цього рівняння видно, що на 1 моль Na2CO3 йдеться 2 молі NaCHO2. Тому для знаходження масової частки кожної з речовин можна скористатися такою формулою:масова частка речовини = маса речовини / загальна маса сумішіСпочатку знайдемо кількість молей CO2, яка утворилася під час реакції. Згідно з ідеальним газовим законом, об'єм газу, який утворився, безпосередньо пропорційний кількості молей газу, тому можемо скористатися формулою:n = V / Vm,де n - кількість молей, V - об'єм газу (13,44 л), Vm - молярний об'єм газу за нормальних умов (22,4 л/моль).n = 13,44 / 22,4 = 0,6 мольОтже, було виділено 0,6 моль CO2. З рівняння реакції видно, що на 1 моль Na2CO3 утворюється 2 молі CO2, тому було використано 0,3 моль Na2CO3.Маса Na2CO3 дорівнює кількості молей, помноженій на молярну масу:m(Na2CO3) = n(Na2CO3) * M(Na2CO3) = 0,3 * 106 = 31,8 гАналогічно знаходимо масу NaCHO2:n(NaCHO2) = 2 * n(Na2CO3) = 0,6 мольm(NaCHO2) = n(NaCHO2) * M(NaCHO2) = 0,6 * 68 = 40,8 гЗагальна маса суміші дорівнює 48,4 г, тому маса Na2SO4 і NaHSO4 може бути знайдена наступним чином:m(Na2SO4 + NaHSO4) = 48,4 - 31,8 - 40,8 = 16,8 г