Какова массовая доля уксусной кислоты в исходном растворе, если при добавлении избытка карбоната натрия образовался газ

Массовая доля уксусной кислоты (CH3COOH) в исходном растворе можно найти, используя уравнение реакции между уксусной кислотой и карбонатом натрия (Na2CO3).

Сначала запишем сбалансированное уравнение реакции:

2 CH3COOH + Na2CO3 -> 2 CH3COONa + H2O + CO2

Из уравнения видно, что каждая молекула уксусной кислоты реагирует с одной молекулой карбоната натрия, образуя 1 молекулу уксуснатого натрия (CH3COONa), 1 молекулу воды (H2O) и 1 молекулу углекислого газа (CO2).

Таким образом, количество молекул уксусной кислоты можно определить, зная объем образовавшегося газа (CO2) и его объем при нормальных условиях (н.у.), который равен 22.4 л/моль.

Объем газа (CO2) при н.у. = 4.48 л

Количество молей уксусной кислоты = объем газа (CO2) / объем газа (CO2) при н.у.
= 4.48 л / 22.4 л/моль
= 0.2 моль

Так как одна молекула уксусной кислоты содержит два атома углерода, то масса уксусной кислоты можно найти, зная ее молярную массу. Молярная масса уксусной кислоты (CH3COOH) равна 60.05 г/моль.

Масса уксусной кислоты = количество молей уксусной кислоты * молярную массу уксусной кислоты
= 0.2 моль * 60.05 г/моль
≈ 12.01 г

Теперь рассмотрим массу исходного раствора, включающего уксусную кислоту и воду. Пусть масса исходного раствора равна M граммов, а масса уксусной кислоты в этом растворе равна m граммов.

Массовая доля уксусной кислоты = (масса уксусной кислоты / масса исходного раствора) * 100%
= (m / M) * 100%

Так как раствор содержит избыток карбоната натрия (Na2CO3), то уксусная кислота является ограничивающим реагентом. Это значит, что в реакции все карбонат натрия полностью реагирует с уксусной кислотой. Следовательно, массу карбоната натрия в реакции можно определить, зная его молярную массу (105.99 г/моль) и количество молей уксусной кислоты (0.2 моль):

Масса карбоната натрия = количество молей уксусной кислоты * молярную массу карбоната натрия
= 0.2 моль * 105.99 г/моль
≈ 21.2 г

Таким образом, масса исходного раствора (M) можно найти, вычитая массу карбоната натрия из массы образовавшегося раствора:

M = m + масса карбоната натрия
= 12.01 г + 21.2 г
≈ 33.21 г

Теперь можно вычислить массовую долю уксусной кислоты в исходном растворе:

Массовая доля уксусной кислоты = (масса уксусной кислоты / масса исходного раствора) * 100%
= (12.01 г / 33.21 г) * 100%
≈ 36.15%