Декагидрат карбоната натрия обработали раствором азотной кислоты массой 150 г, при этом выделилось 2,67 л углекислого газа (н.у.) Вычислите массовую долю азотной кислоты в исходном растворе​

Чтобы решить эту задачу, мы должны воспользоваться законом Лавуазье-Лапласа, который утверждает, что количество вещества, перешедшего из одного состояния в другое, пропорционально их эквивалентным величинам.

В данном случае, азотная кислота взаимодействует с карбонатом натрия, образуя углекислый газ (CO2), который выделяется в газообразном состоянии.

Общее уравнение реакции может быть записано следующим образом:

Na2CO3 + HNO3 -> CO2 + H2O + NaNO3

Молекулярные массы реактивов и продуктов следующие:

Na2CO3 = 105.99 г/моль
HNO3 = 63.01 г/моль
CO2 = 44.01 г/моль
H2O = 18.02 г/моль
NaNO3 = 85.00 г/моль

Из химического уравнения видно, что на одну моль Na2CO3 идет реакция с двумя молями HNO3. Значит, мы можем сделать вывод, что количество Na2CO3 можно выразить через количество HNO3 в пропорции 1:2.

Для решения задачи нам необходимо найти количество вещества углекислого газа (CO2), который выделился в результате реакции.

Для начала, нам нужно выразить количество вещества углекислого газа, зная его объем при нормальных условиях (н.у.). Мы знаем, что 1 моль идеального газа занимает объем 22.4 л при н.у. Поэтому, чтобы найти количество молей углекислого газа, мы можем использовать следующую формулу:

n(CO2) = V(CO2) / Vm

где n(CO2) - количество молей углекислого газа,
V(CO2) - объем углекислого газа при н.у. (в нашем случае 2.67 л),
Vm - молярный объем углекислого газа при н.у. (22.4 л/моль).

Подставим значения и рассчитаем количество молей углекислого газа:

n(CO2) = 2.67 л / 22.4 л/моль
n(CO2) ≈ 0.119 моль

Таким образом, мы получили количество молей углекислого газа, которое было выделено в результате реакции.

Далее, мы можем использовать соотношение между Na2CO3 и HNO3 для вычисления количества молей HNO3.

Учитывая, что на одну моль Na2CO3 идет реакция с двумя молями HNO3, мы можем записать следующее соотношение:

n(HNO3) = 0.119 моль * (2 моль HNO3 / 1 моль Na2CO3)
n(HNO3) = 0.238 моль

Теперь, когда у нас есть количество молей HNO3, мы можем перейти к расчету его массы.

Массу HNO3 можно выразить, умножив количество молей HNO3 на молярную массу HNO3:

m(HNO3) = n(HNO3) * M(HNO3)

где m(HNO3) - масса HNO3,
n(HNO3) - количество молей HNO3,
M(HNO3) - молярная масса HNO3.

Подставим соответствующие значения:

m(HNO3) = 0.238 моль * 63.01 г/моль
m(HNO3) ≈ 15.014 г

Таким образом, мы получили массу азотной кислоты в исходном растворе, которую можно выразить как 150 г - масса раствора. Теперь мы можем вычислить массовую долю азотной кислоты.

Массовая доля азотной кислоты (м) может быть рассчитана по формуле:

м = (m(HNO3) / m(раствор)) * 100%

где м(HNO3) - масса азотной кислоты,
м(раствор) - масса раствора.

Подставим соответствующие значения:

м = (15.014 г / 150 г) * 100%
м ≈ 10.01%

Таким образом, массовая доля азотной кислоты в исходном растворе составляет около 10.01%.