Дано:Vр-ра(HNO₃) = 57,8 мл
ρ = 1,09 г/мл
w(HNO₃) = 16%
m(Na₂CO₃) = 5,3 г
Найти: w в-в
Решение
В растворе протекает реакция нейтрализации:
2НNO₃ + Na₂CO₃ = 2NaNO₃ + CO₂↑ + H₂O
На 1 моль соды по уравнению расходуется 2 моля кислоты, образуется 2 моля соли (нитрата натрия) и моль углекислого газа, который улетучивается из раствора.
Найдем количества и массы веществ до и после реакции.
Масса раствора азотной кислоты до реакции:
mр-ра(HNO₃)= ρ*Vр-ра(HNO₃) = 1,09*57,8 = 63 г
Масса кислоты в растворе до реакции:
m(HNO₃) = (w(HNO₃)*mр-ра(HNO₃))/100% = 16*63/100 = 10,08 г
Молярная масса азотной кислоты: M(HNO₃) = 1+14+16*3=63 (г/моль)
Химическое количество кислоты до реакции:
n(HNO₃) = m(HNO₃)/M(HNO₃) = 10,08/63 = 0,16 (моля)
Молярная масса карбоната натрия:
M(Na₂CO₃) = 23*2+12+16*3 = 106 (г/моль)
Химическое количество карбоната натрия:
n(Na₂CO₃) = m(Na₂CO₃)/M(Na₂CO₃) = 5,3/106 = 0,05 (моля)
Согласно уравнению реакции прореагирует:
n₁(HNO₃) = 2n(Na₂CO₃) = 2*0,05 = 0,10 (моля) кислоты.
Остаток кислоты:
n₂(HNO₃) = n(HNO₃) - n₁(HNO₃) = 0,16 - 0,10 = 0,06 (моля)
Масса оставшейся кислоты:
m₁(HNO₃) = n₂(HNO₃)*M(HNO₃) = 0,06*63 = 3,78 (г)
Химическое количество образовавшейся соли:
n(NaNO₃) = 2n(Na₂CO₃) = 2*0,05 = 0,10 (моля).
Молярная масса нитрата натрия: M(NaNO₃) = 23+14+16*3 = 85 (г/моль)
Масса образовавшейся соли:
m*NaNO₃ = n(NaNO₃)*M(NaNO₃) = 0,1*85 = 8,5 (г)
Химическое количество образовавшегося углекислого газа:
n(CO₂) = n(Na₂CO₃) = 0,05(моля)
Молярная масса углекислого газа: М(СО₂) = 12+16*2 = 44 (г/моль)
Масса углекислого газа: m(CO₂) = n(CO₂)*M(CO₂) = 0,05*44 = 2,2 (г)
Масса до реакции: m = mр-ра(HNO₃) + m(Na₂CO₃) = 63 + 5,3 = 68,3 (г)
В результате реакции масса уменьшилась за счет улетевшего углекислого газа и стала: m₁ = m - m(CO₂) = 68,3 - 2,2 = 66,1 (г)
Массовая доля нитрата натрия:
w(NaNO₃) = (m(NaNO₃)/m₁)*100% = (8,5/66,1)*100% ≈ 12,9 %
Массовая доля остатка азотной кислоты:
w₁(HNO₃) = [m₂(HNO₃)/m₁]*100% = (3,78/66,1)*100% ≈ 5,7 %
Ответ:12,9% NaNO₃; 5,7% HNO₃