Обучающие задачи

1. Какая соль образуется и какова ее масса, если пропустить 6.72 л диоксида углерода (н.у.) через 200 г раствора с массовой долей гидроксида натрия 6 % ?

Решение. Запишем уравнения возможных реакций:

1) NaOH + CO₂  NaHCO₃

2) 2NaOH + CO₂  Na₂CO₃ + H₂O

Найдем количество молей газа:

( CO₂) = V( CO₂) / V_M = 6.72 : 22.4 = 0.3 моль

Вычислим массу вещества щелочи:

m(NaOH) = m(раствора NaOH) ^.  % / 100 % = (200 ^. 6) : 100 = 12 г

Рассчитаем количество вещества щелочи:

(NaOH) = m(NaOH) / M(NaOH) = 12 : 40 = 0.3 моль

Молярное соотношение щелочи и углекислого газа равно 1:1, то есть процесс идет по уравнению 1. Отсюда видно, что образуется 0.3 моля гидрокарбоната натрия.

m(NaHCO₃) = (NaHCO₃) ^. M(NaHCO₃) = 0.3 ^. 84 = 25.2 г

2. Какие соли и какой массы образуются при реакции 30 г гидроксида натрия с 49 г серной кислоты?

Решение. Определим количества вещества гидроксида натрия и серной кислоты и их соотношение:

(NaOH) = 30 : 40 = 0.75 моль; (H₂SO₄) = 49 : 98 = 0.50 моль

(NaOH) / (H₂SO₄) = 0.75 : 0.50 = 3 : 2

Если гидроксид натрия и серная кислота реагируют в молярном соотношении 1:1, то в результате реакции образуется кислая соль - гидросульфат натрия по реакции:

NaOH + H₂SO₄  NaHSO₄ + H₂O

При реакции в молярном соотношении 2:1 будет получаться средняя соль - сульфат натрия - по следующему уравнению:

2NaOH + H₂SO₄  Na₂SO₄ + 2H₂O

Следовательно, в нашем случае образуется смесь солей. Поэтому, исходя из молярных соотношений реагирующих веществ, уравнение реакции взаимодействия 0.75 моль гидроксида натрия и 0.50 моль серной кислоты (3:2) будет иметь следующий вид:

3NaOH + 2H₂SO₄  Na₂SO₄ + NaHSO₄ + 3H₂O

Таким образом, в результате реакции из 3 моль гидроксида натрия будет получаться 1 моль сульфата и 1 моль гидросульфата натрия. Поэтому из 0.75 моль основания образуется 0.25 моль сульфата и 0.25 моль гидросульфата натрия. Находим массы образовавшихся солей:

m(Na₂SO₄) =  ^. M = 0.25 ^. 142 = 35.5 г

m(NaHSO₄) =  ^. M = 0.25 ^. 120 = 30.0 г

3. Имеется смесь твердых солей - сульфата, карбоната и нитрата натрия. При добавлении к 56 г смеси избытка HCl выделилось 2.24 л газа (н.у.), при обработке оставшегося раствора избытком хлорида бария выпало 46.6 г осадка. Определить состав исходной смеси (в граммах).

Решение. Составим уравнения реакций, при которых выделяется газ или выпадает осадок:

1) Na₂CO₃ + 2HCl  2NaCl + CO₂ + H₂O

2) Na₂SO₄ + BaCl₂  BaSO₄ + 2NaCl

Из уравнения (1) следует:

(CO₂) = V(CO₂) / V_M = 2.24 : 22.4 = 0.1 моль

(Na₂CO₃) = (CO₂) = 0.1 моль

Найдем массу карбоната натрия:

m(Na₂CO₃) = (Na₂CO₃) ^. M(Na₂CO₃) = 0.1 ^. 106 = 10.6 г

Определим количество вещества осадка:

(BaSO₄) = m(BaSO₄) / M(BaSO₄) = 46.6 : 233 = 0.2 моль

Из уравнения (2) ясно, что количество вещества сульфата натрия равно количеству вещества сульфата бария и равно 0.2 моля.

Рассчитаем массу сульфата натрия:

m(Na₂SO₄) = (Na₂SO₄) ^. M(Na₂SO₄) = 0.2 ^. 142 = 28.4 г

Зная общую массу смеси, находим массу нитрата натрия:

m(NaNO₃) = m(смеси) - m(Na₂CO₃) - m(Na₂SO₄) = 56 - (10.6+28.4) = 17 г