Какова массовая доля азотной кислоты в исходном растворе, если при обработке декагидрата карбоната натрия раствором

Суть вопроса: Массовая доля азотной кислоты в исходном растворе

Инструкция:

Для решения данной задачи, нам необходимо использовать закон сохранения массы и уравнение реакции между карбонатом натрия и азотной кислотой.

Уравнение реакции:
Na2CO3 + 2HNO3 -> 2NaNO3 + CO2 + H2O

Исходя из данного уравнения, видно, что для полного протекания реакции, каждый моль декагидрата карбоната натрия Na2CO3 соединяется с 2 молями азотной кислоты HNO3.

Масса азотной кислоты, указанная в задаче, составляет 150 г, а объем углекислого газа, выделившегося при реакции, равен 2,67 л (нормальных условиях).

Теперь проведем несколько шагов, чтобы решить задачу:

1. Найдем количество молей углекислого газа, используя уравнение состояния газа PV = nRT, где P - давление, V - объем, n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура. При нормальных условиях (н.у.), P = 1 атм, R = 0,0821 л * атм / (моль * К), T = 273 К:

n = (P * V) / (R * T) = (1 * 2,67) / (0,0821 * 273) = 0,108 моль

2. Исходя из уравнения реакции, каждый моль декагидрата карбоната натрия Na2CO3 соединяется с 2 молями азотной кислоты HNO3. Следовательно, в 0,108 молях CO2 будет содержаться 0,108 * 2 = 0,216 моль HNO3.

3. Для вычисления массовой доли азотной кислоты в исходном растворе, воспользуемся формулой:

Массовая доля = (масса HNO3 / масса исходного раствора) * 100

Масса HNO3 = количество молей HNO3 * молярная масса HNO3
= 0,216 моль * 63 г/моль (молярная масса HNO3)
= 13,608 г

Масса исходного раствора (включая азотную кислоту и оставшуюся воду) равна 150 г (дано в задаче).

Массовая доля HNO3 = (13,608 г / 150 г) * 100 = 9,072%


Демонстрация:

Дано: Масса азотной кислоты = 150 г, объем выделившегося углекислого газа (н.у.) = 2,67 л.

1. Найдите количество молей углекислого газа: n = (P * V) / (R * T) = (1 * 2,67) / (0,0821 * 273) = 0,108 моль.

2. Каждый моль декагидрата карбоната натрия соединяется с 2 молями азотной кислоты, значит 0,108 моль CO2 соответствуют 0,216 моль HNO3.

3. Масса HNO3 = кол-во молей HNO3 * молярная масса HNO3 = 0,216 моль * 63 г/моль = 13,608 г.

4. Массовая доля HNO3 = (13,608 г / 150 г) * 100 = 9,072%.

Совет:

Для успешного решения данной задачи, обязательно ознакомьтесь с уравнением реакции между карбонатом натрия и азотной кислотой. Также помните, что количество молей углекислого газа можно вычислить, используя уравнение состояния газа.

Задача для проверки:

Какова массовая доля серной кислоты в исходном растворе, если при обработке сернистым газом массой 120 г, выделилось 5,6 л сернистого газа (н.у.)? (Сульфит натрия реагирует с сернистым газом с образованием серы и натрия).