Для решения задачи с избытком и недостатком, а также для определения объема газа, который образуется в результате реакции, необходимо выполнить несколько шагов. Давайте рассмотрим их по порядку.

Сначала напишем уравнение реакции между карбонатом натрия (Na2CO3) и азотной кислотой (HNO3). Реакция протекает по следующему уравнению:

Na2CO3 + 2 HNO3 → 2 NaNO3 + H2O + CO2↑

В результате реакции образуются нитрат натрия (NaNO3),вода (H2O) и углекислый газ (CO2),который выделяется в виде газа.

Теперь нам нужно определить количество вещества (моль) каждого из реагентов.

• Для Na2CO3:
  • Молярная масса Na2CO3 = 2*Na + C + 3*O = 2*23 + 12 + 3*16 = 106 г/моль
  • Количество вещества Na2CO3 = масса / молярная масса = 53 г / 106 г/моль = 0.5 моль
• Для HNO3:
  • Масса HNO3 = 400 г * 20% = 80 г
  • Молярная масса HNO3 = H + N + 3*O = 1 + 14 + 3*16 = 63 г/моль
  • Количество вещества HNO3 = 80 г / 63 г/моль ≈ 1.27 моль

Теперь сравним моли реагентов с учетом стехиометрии реакции. По уравнению реакции нам нужно 2 моль HNO3 на 1 моль Na2CO3:

• На 0.5 моль Na2CO3 потребуется 0.5 * 2 = 1 моль HNO3.
• У нас есть 1.27 моль HNO3, значит, HNO3 в избытке, а Na2CO3 в недостатке.

Теперь определим, сколько углекислого газа (CO2) выделится в результате реакции. По уравнению реакции на 1 моль Na2CO3 образуется 1 моль CO2. Так как у нас 0.5 моль Na2CO3, то:

• Количество CO2 = 0.5 моль.

Теперь, чтобы найти объем газа, воспользуемся законом Бойля-Мариотта, который гласит, что 1 моль газа при нормальных условиях (0°C и 1 атм) занимает объем 22.4 литра:

• Объем CO2 = количество CO2 * 22.4 л/моль = 0.5 моль * 22.4 л/моль = 11.2 литра.

В результате реакции образуется 11.2 литра углекислого газа (CO2).