В смеси оксида и пероксида натрия соотношение числа атомов кислорода к числу атомов натрия равно 2 : 3. Данную смесь нагрели в избытке углекислого газа. Полученное вещество растворили в воде и получили 600 г раствора. К этому раствору добавили 229,6 г раствора бромида железа(III). После завершения реакции масса раствора составила 795 г, а массовая доля карбоната натрия в нём составила 4 %. Вычислите массу исходной смеси оксида и пероксида натрия.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
1) Na2O + CO2 = Na2CO3
2) 2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2
3) 3Na2CO3 + 2FeBr3 + 3H2O = 6NaBr + 2Fe(OH)3 + 3CO2
Уравнения реакций составлены верно и соответствуют условию.
Определение количества Na2CO3, вступившего в реакцию с FeBr3:
Δm = m(исх. р-ра Na2CO3) + m(р-ра FeBr3) - m(конечного р-ра) = 600 + 229,6 - 795 = 34,6 г
n(Fe(OH)3) = n(Na2CO3 прореаг.) / 3 · 2
n(CO2) = n(Na2CO3 прореаг.)
m(Fe(OH)3) = n(Fe(OH)3) · M(Fe(OH)3) = n(Na2CO3 прореаг.) / 3 · 2 · 107
m(CO2) = n(CO2) · M(CO2) = n(Na2CO3 прореаг.) · 44
Поскольку уменьшение массы раствора связано с образованием осадка Fe(OH)3 и выделением CO2, Δm = m(Fe(OH)3) + m(CO2)
n(Na2CO3 прореаг.) / 3 · 2 · 107 + n(Na2CO3 прореаг.) · 44 = 34,6 [1]
Пусть n(Na2CO3 прореаг.) = x моль, тогда:
x / 3 · 2 · 107 + 44x = 34,6 [1]
x = 0,3
n(Na2CO3 прореаг.) = 0,3 моль
Определение общего количества Na2CO3:
m(Na2CO3 ост.) = m(конечного р-ра) / 100 % · ω(Na2CO3) = 795 / 100 % · 4 % = 31,8 г
n(Na2CO3 ост.) = m(Na2CO3 ост.) / M(Na2CO3) = 31,8 / 106 = 0,3 моль
n(Na2CO3 всего) = n(Na2CO3 прореаг.) + n(Na2CO3 ост.) = 0,3 + 0,3 = 0,6 моль
n(Na2CO3 из Na2O) = n(Na2O)
n(Na2CO3 из Na2O2) = n(Na2O2)
n(Na2CO3 всего) = n(Na2CO3 из Na2O) + n(Na2CO3 из Na2O2) = n(Na2O) + n(Na2O2) = 0,6 моль
Определение состава исходной смеси Na2O и Na2O2:
n(Na2O) = n(Na2CO3 всего) - n(Na2O2) = 0,6 - n(Na2O2)
n(Na из Na2O) = 2 · n(Na2O)
n(Na из Na2O2) = 2 · n(Na2O2)
n(Na) = n(Na из Na2O) + n(Na из Na2O2) = 2 · (0,6 - n(Na2O2)) + 2 · n(Na2O2) = 1,2 моль
n(O из Na2O) = n(Na2O)
n(O из Na2O2) = 2 · n(Na2O2)
n(O) = n(O из Na2O) + n(O из Na2O2) = 0,6 - n(Na2O2) + 2 · n(Na2O2) = 0,6 + n(Na2O2)
По условию n(O) : n(Na) = 2 : 3
(0,6 + n(Na2O2)) / 1,2 = 2 / 3 [2]
Пусть n(Na2O2) = y моль, тогда:
(0,6 + y) / 1,2 = 2 / 3 [2]
y = 0,2
n(Na2O2) = 0,2 моль
n(Na2O) = n(Na2CO3 всего) - n(Na2O2) = 0,6 - 0,2 = 0,4 моль
m(Na2O2) = n(Na2O2) · M(Na2O2) = 0,2 · 78 = 15,6 г
m(Na2O) = n(Na2O) · M(Na2O) = 0,4 · 62 = 24,8 г
m(исх. смеси) = m(Na2O2) + m(Na2O) = 15,6 + 24,8 = 40,4 г
Ход решения изложен логично и последовательно.
Верно произведены вычисления.
Ответ: m(исх. смеси) = 40,4 г
Получен правильный ответ.