При обработке смеси карбоната натрия (Na2CO3) и гидрокарбоната натрия (NaHCO3) избытком серной кислоты (H2SO4) получено 5,68 грамм соли и 1,12 дм³ (нормальные условия) газа. Найдите массовую долю карбоната натрия (Na2CO3) в смеси.

Решение задачи

Запишем уравнения реакций взаимодействия серной кислоты (H₂SO₄) с карбонатом  натрия (Na₂CO₃) и гидрокарбонатом натрия (NaHCO3):

 Учитывая, что молярная масса сульфата натрия (Na₂SO₄) равна 142 г/моль (смотри таблицу Менделеева), обозначим содержание сульфата натрия (Na₂SO₄), через х грамм в уравнении (1), а у грамм в уравнении (2).  Массовая доля карбоната натрия.

Обозначим  объем углекислого газа (CO₂), образующегося в уравнении (1) a литров; объем углекислого газа (CO₂), образующегося в уравнении (2) b литров:

 Массовая доля карбоната натрия.  Из уравнений (3,4)  следует:

х + у = 5,68 (г),

а + b = 1,12 (л).

Из уравнения (1):

а = 22,4 ⋅ х / 142 = 0,16 х

Из уравнения (2):

b = 44,8 ⋅ у / 142 = 0,32 у

Составим систему уравнений:

0,16 х + 0,32 (5,68 — х) = 1,12

0,16 х + 1,82 – 0,32 х = 1,12

0,16 х = 0,7

х = 4,38 (г).

у = 5,68 – 4,38 = 1,3 (г).

Следовательно, масса сульфата натрия (Na₂SO₄), образующегося в уравнении (1) равна 4,38 грамм, в уравнении (2) равна 1,3 грамм.  Массовая доля карбоната натрия.

 Массовая доля карбоната натрия. Учитывая, что молярная масса карбоната натрия (Na₂CO₃) равна 106 г/моль (смотри таблицу Менделеева), по уравнению реакции найдем массу карбоната натрия (Na₂CO₃) в смеси:

из z г карбоната натрия (Na2CO3) образуется 4,38 г Na₂SO₄

из 106 г карбоната натрия (Na2CO3) образуется 142 г Na₂SO₄

Откуда:

Учитывая, что молярная масса гидрокарбоната натрия (NaHCO3) равна 84 г/моль (смотри таблицу Менделеева), по уравнению реакции найдем массу гидрокарбоната натрия (NaHCO3) в смеси:

из n г NaHCO3 образуется 1,3 г Na₂SO₄

из 168 г NaHCO3 образуется 142 г Na₂SO₄

Откуда:

Используя формулу нахождения массовой доли вещества:

Рассчитаем массовую долю карбоната натрия (Na₂CO₃) в смеси (3,27 + 1,54 = 4,81):

w (Na₂CO₃) = 3,27 ⋅ 100% / 4,81 = 67,98 (%).

Ответ:

массовая доля карбоната натрия 67,98%.