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:
$${\text{Na}}_2{\text{CO}}_3+2{\text{HNO}}_3\to {\text{CO}}_2+{\text{H}}_2\text{O}+2{\text{NaNO}}_3$$

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:
$$\text{Массовая доля}=\frac{\text{Масса компонента}}{\text{Общая масса раствора}}\times 100\mathrm{\%}$$

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:
$$\text{Массовая доля}=\frac{0\text{г}}{150\text{г}}\times 100\mathrm{\%}=0\mathrm{\%}$$

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.