Какое количество уксусной кислоты содержится в исходном растворе, если к ней был добавлен избыток карбоната натрия

Alisa

65

Для решения данной задачи мы можем использовать закон простых объемных соотношений, также известный как закон Авогадро. Согласно этому закону, молекулярные объемы газов, участвующих в реакциях, имеют простое числовое соотношение.

Сначала давайте составим уравнение баланса реакции, чтобы определить стехиометрический коэффициент реагентов и продуктов:

\[CH_3COOH + Na_2CO_3 \rightarrow CO_2 + H_2O + NaCH_3COO\]

Из данной реакции видно, что при реакции 1 молекула уксусной кислоты реагирует с 1 молекулой карбоната натрия и образуется 1 молекула углекислого газа.

Поскольку объемы газа пропорциональны количеству молекул, мы можем использовать полученную информацию для определения количества уксусной кислоты.

Дано, что образовалось 4,48 литров газа. При этом объеме произошло образование 1 молекулы углекислого газа.

Теперь нам необходимо определить, сколько молекул уксусной кислоты соответствует 4,48 литрам газа. Для этого используем уравнение состояния идеального газа \(PV = nRT\), где \(P\) - давление, \(V\) - объем, \(n\) - количество молей газа, \(R\) - универсальная газовая постоянная и \(T\) - температура.

Прежде всего, нам нужно определить количество молей углекислого газа, зная его объем. При комнатной температуре и атмосферном давлении универсальная газовая постоянная \(R\) равна примерно \(0,0821 \frac{\text{л} \cdot \text{атм}}{\text{моль} \cdot \text{К}}\). Теперь мы можем использовать уравнение состояния идеального газа для определения количества молей газа:

\[\frac{PV}{RT} = n\]

Подставив известные значения, получим:

\[\frac{(1 \cdot 4,48)}{(0,0821 \cdot 298)} = n\]

Решив эту формулу, найдем количество молей углекислого газа:

\[n = 0,18 \text{ моль}\]

Так как у нас есть простое числовое соотношение между молекулами газа и молекулами уксусной кислоты, то количество молей уксусной кислоты также составляет 0,18 моль.

Наконец, мы можем использовать молярную массу уксусной кислоты, чтобы определить массу этой кислоты. Молярная масса уксусной кислоты (\(CH_3COOH\)) составляет примерно 60 г/моль. Поэтому:

\[m = n \cdot M = 0,18 \cdot 60 = 10,8 \text{ г}\]

Итак, в исходном растворе содержится приблизительно 10,8 г уксусной кислоты.

Мы получили массу уксусной кислоты, исходя из данных о количестве образовавшегося газа. Учтите, что эта оценка предполагает, что реакция происходит полностью, без потерь вещества или других побочных реакций.