Какие массовые доли компонентов присутствуют в 5,30 г смеси хлорида натрия и карбоната натрия, если при реакции

Летучий_Волк

1

Данная задача связана с определением массовых долей компонентов в смеси на основе данных о реакции этих компонентов с избытком соляной кислоты. Чтобы решить задачу, нужно разобрать пошагово все необходимые шаги и обосновать каждое решение.

1. Вычислим количество вещества (в молях) соляной кислоты. Для этого воспользуемся уравнением реакции:
\[NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O\]

Учитывая, что объем натрия газа, выделенного при реакции, составляет 784 мл, а условия нормальных условий (н.у.) подразумевают температуру 0 градусов Цельсия и давление 1 атмосфера, мы можем использовать следующий расчет:

Для газов, объем непосредственно пропорционален количеству вещества по уравнению состояния газа \(PV = nRT\), где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная и T - температура.

714 мл = 0,714 л (переведем мл в л)
P = 1 атм (нормальные условия)
T = 0 градусов Цельсия = 273 К
R = 0,0821 л·атм/(моль·К) (универсальная газовая постоянная)

Используя уравнение состояния газа, мы можем найти количество вещества \(n\) соляной кислоты:
\[n = \frac{PV}{RT} = \frac{1 \cdot 0,714}{0,0821 \cdot 273} \approx 0,03014 \, \text{моль}\]

2. Так как соляная кислота реагирует с избытком, то все это количество соляной кислоты reagiert с учетом соотношения 1 к 1 с NaOH.

3. Следовательно, количество NaOH, реагировавшего с 0,03014 молью HCl, также составляет 0,03014 моль.

4. Выразим количество NaOH и Na2CO3 в массе, затем найдем их массовые доли.

Молярные массы веществ:
\(M_{NaOH} = 23 + 16 + 1 = 40 \, \text{г/моль}\)
\(M_{Na2CO3} = 2 \cdot 23 + 3 \cdot 16 = 106 \, \text{г/моль}\)

Масса NaOH, реагировавшего с HCl:
\(m_{NaOH} = n_{NaOH} \cdot M_{NaOH} = 0,03014 \, \text{моль} \cdot 40 \, \text{г/моль} \approx 1,2056 \, \text{г}\)

После этого выберемся количество Na2CO3, аналогичное количеству NaOH:
\(n_{Na2CO3} = 0,03014 \, \text{моль}\)

Масса Na2CO3:
\(m_{Na2CO3} = n_{Na2CO3} \cdot M_{Na2CO3} = 0,03014 \, \text{моль} \cdot 106 \, \text{г/моль} \approx 3,19684 \, \text{г}\)

5. Теперь можем найти массовые доли компонентов в смеси.

Массовая доля NaOH:
\(X_{NaOH} = \frac{m_{NaOH}}{m_{\text{смеси}}} \cdot 100\%\)

Массовая доля Na2CO3:
\(X_{Na2CO3} = \frac{m_{Na2CO3}}{m_{\text{смеси}}} \cdot 100\%\)

где \(m_{\text{смеси}}\) - масса смеси, равная 5,30 г.

Массовая доля NaOH:
\(X_{NaOH} = \frac{1,2056 \, \text{г}}{5,30 \, \text{г}} \cdot 100\% \approx 22,78\%\)

Массовая доля Na2CO3:
\(X_{Na2CO3} = \frac{3,19684 \, \text{г}}{5,30 \, \text{г}} \cdot 100\% \approx 60,35\%\)

Ответ: Массовая доля компонента NaOH составляет около 22,78%, а массовая доля компонента Na2CO3 составляет около 60,35% в 5,30 г смеси хлорида натрия и карбоната натрия.