Какая массовая доля азотной кислоты была в исходном растворе, если при обработке раствора декагидрата карбоната натрия

Mihaylovna

31

Для решения этой задачи нам понадобятся основные понятия стехиометрии и уравнения реакции между карбонатом натрия и азотной кислотой.

В начале рассмотрим уравнение реакции:
\[\text{Na}_2\text{CO}_3 + 2\text{HNO}_3 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} + 2\text{NaNO}_3\]

Из уравнения видно, что на каждый моль карбоната натрия реагируют два моля азотной кислоты. Теперь найдем количество молей карбоната натрия и азотной кислоты, используя их массы и соотношение молярных масс:

Молярная масса карбоната натрия (\(\text{Na}_2\text{CO}_3\)) равна 106 г/моль. Масса карбоната натрия, заданная в условии, составляет 150 г. Следовательно, количество молей карбоната натрия можно найти, разделив массу на молярную массу:
\[n(\text{Na}_2\text{CO}_3) = \frac{150 \, \text{г}}{106 \, \text{г/моль}} \approx 1.42 \, \text{моль}\]

Согласно уравнению реакции, каждый моль карбоната натрия реагирует с двумя молями азотной кислоты. Таким образом, количество молей азотной кислоты равно:
\[n(\text{HNO}_3) = 2 \cdot n(\text{Na}_2\text{CO}_3) = 2 \cdot 1.42 \, \text{моль} = 2.84 \, \text{моль}\]

Теперь рассмотрим объем углекислого газа, образованного при реакции. При нормальных условиях (н.у.), один моль газа занимает объем 22.4 литра. Таким образом, объем 2.67 литра углекислого газа соответствует количеству молей:
\[n(\text{CO}_2) = \frac{2.67 \, \text{л}}{22.4 \, \text{л/моль}} \approx 0.12 \, \text{моль}\]

Согласно уравнению реакции, каждый моль карбоната натрия образует один моль углекислого газа. Таким образом, количество молей карбоната натрия, разложившегося, равно:
\[n(\text{Na}_2\text{CO}_3) = n(\text{CO}_2) = 0.12 \, \text{моль}\]

Теперь мы можем найти массовую долю азотной кислоты в исходном растворе. Для этого воспользуемся формулой:
\[\text{Массовая доля} = \frac{\text{Масса компонента}}{\text{Общая масса раствора}} \times 100\%\]

Масса азотной кислоты равна разности общей массы раствора и массы карбоната натрия:
\[\text{Масса азотной кислоты} = \text{Масса раствора} - \text{Масса карбоната натрия} = 150 \, \text{г} - 150 \, \text{г} = 0 \, \text{г}\]

Общая масса раствора равна массе азотной кислоты плюс массе карбоната натрия:
\[\text{Общая масса раствора} = \text{Масса азотной кислоты} + \text{Масса карбоната натрия} = 0 \, \text{г} + 150 \, \text{г} = 150 \, \text{г}\]

Теперь можем вычислить массовую долю азотной кислоты:
\[\text{Массовая доля} = \frac{0 \, \text{г}}{150 \, \text{г}} \times 100\% = 0\%\]

Таким образом, массовая доля азотной кислоты в исходном растворе равна нулю процентов. Это означает, что исходный раствор состоит только из карбоната натрия, а азотной кислоты в нем не было.