Какой объем газа выделится при смешивании 31,8 г карбоната натрия и 250 мл 10%-ного раствора хлорида алюминия (плотность 1,068 г/мл)?

Химия 10 класс Газовые реакции Объём газа карбонат натрия хлорид алюминия химическая реакция растворы газовые законы стехиометрия плотность раствора Новый

Для решения данной задачи нам необходимо определить, какие реакции происходят при смешивании карбоната натрия и раствора хлорида алюминия, а затем рассчитать объем газа, который выделится в результате этой реакции.

Шаг 1: Определим количество вещества карбоната натрия.

• Молярная масса Na2CO3 (карбоната натрия) составляет:
• Na: 23 г/моль (2 атома)
• C: 12 г/моль (1 атом)
• O: 16 г/моль (3 атома)
• Молярная масса Na2CO3 = 2*23 + 12 + 3*16 = 46 + 12 + 48 = 106 г/моль.

Теперь найдем количество вещества карбоната натрия:

• n(Na2CO3) = m/M = 31,8 г / 106 г/моль ≈ 0,299 моль.

Шаг 2: Определим количество вещества хлорида алюминия в растворе.

• Сначала найдем массу 10%-ного раствора хлорида алюминия:
• Объем раствора = 250 мл, плотность = 1,068 г/мл.
• Масса раствора = объем * плотность = 250 мл * 1,068 г/мл = 267 г.
• Так как раствор 10%-ный, то масса хлорида алюминия в растворе:
• m(AlCl3) = 10% от 267 г = 0,1 * 267 г = 26,7 г.

Молярная масса AlCl3 составляет:

• Al: 27 г/моль (1 атом)
• Cl: 35,5 г/моль (3 атома)

Молярная масса AlCl3 = 27 + 3*35,5 = 27 + 106,5 = 133,5 г/моль.

Теперь найдем количество вещества хлорида алюминия:

• n(AlCl3) = m/M = 26,7 г / 133,5 г/моль ≈ 0,200 моль.

Шаг 3: Определим, какие реакции происходят.

При взаимодействии карбоната натрия с хлоридом алюминия происходит реакция обмена, в результате которой образуется гидроксид натрия и хлорид натрия. Однако в данной реакции также выделяется углекислый газ (CO2):

• Na2CO3 + 2AlCl3 → 2NaCl + Al2(CO3)3.
• Al2(CO3)3 → Al2O3 + 3CO2 ↑.

Шаг 4: Определим, сколько углекислого газа выделится.

Из уравнения видно, что 1 моль Na2CO3 дает 3 моль CO2. Мы имеем 0,299 моль Na2CO3:

• n(CO2) = 0,299 моль * 3 = 0,897 моль.

Шаг 5: Рассчитаем объем углекислого газа.

При нормальных условиях (0°C и 1 атм) 1 моль газа занимает объем 22,4 л. Поэтому объем CO2 будет:

• V(CO2) = n(CO2) * 22,4 л/моль = 0,897 моль * 22,4 л/моль ≈ 20,1 л.

Ответ: При смешивании 31,8 г карбоната натрия и 250 мл 10%-ного раствора хлорида алюминия выделится примерно 20,1 литра углекислого газа.