Углекислый газ реагирует как с NaOH, так и с InOHOHOH₃. Для упрощения предположим, что весь CO₂ будет реагировать с NaOH. Уравнение реакции: CO2+2 NaOH→Na2CO3+H2O
\text{CO}_2 + \text{2 NaOH} \rightarrow \text{Na}_2\text{CO}_3 + \text{H}_2\text{O} CO2+2 NaOH→Na2CO3+H2O
Для полной реакции CO₂ требуется 2 моли NaOH. Объем CO₂: VCO<em>2=15.2 л=15.2×10−3 м3
V_{\text{CO}<em>2} = 15.2 \text{ л} = 15.2 \times 10^{-3} \text{ м}^3 VCO<em>2=15.2л=15.2×10−3м3
Используя закон идеальных газов, при нормальных условиях 1 моль газа занимает приблизительно 22.4 л: n</em>CO<em>2=15.2 л22.4 л/моль≈0.678 моль
n</em>{\text{CO}<em>2} = \frac{15.2 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} \approx 0.678 \text{ моль} n</em>CO<em>2=22.4л/моль15.2л≈0.678моль
Для реакции с NaOH нужно: 2n</em>CO<em>2 NaOH ⟹ n</em>NaOH, необходимый=2×nCO2≈2×0.678≈1.356 моль
2 n</em>{\text{CO}<em>2} \text{ NaOH} \implies n</em>{\text{NaOH, необходимый}} = 2 \times n_{\text{CO}_2} \approx 2 \times 0.678 \approx 1.356 \text{ моль} 2n</em>CO<em>2 NaOH⟹n</em>NaOH, необходимый=2×nCO2≈2×0.678≈1.356моль
Но имеем 1.06 моль NaOH, значит NaOH будет лимитирующим реагентом, и весь NaOH будет расходован.
Определение образующегося осадка ионов индия.
После реакции образуется InOHOHOH₃ с образованием Na₂CO₃: In(OH)₃+CO2→In(OH)₃
\text{In(OH)₃} + \text{CO}_2 \rightarrow \text{In(OH)₃} In(OH)₃+CO2→In(OH)₃
Этот осадок остался нерастворимым.
Количество образовавшегося индия из 45 г hydroxyde индия: n<em>In=n</em>In(OH)₃=0.271 моль
n<em>{\text{In}} = n</em>{\text{In(OH)₃}} = 0.271 \text{ моль} n<em>In=n</em>In(OH)₃=0.271моль
Для решения задачи нужно выполнить несколько шагов:
Определить, сколько гидроксида индия In(OH)3In(OH)₃In(OH)3 и гидроксида натрия NaOHNaOHNaOH находится в растворе.
Гидроксид индия:
Масса: 45 г.Молярная масса In=114.82г/моль,O=16г/моль,H=1г/мольIn = 114.82 г/моль, O = 16 г/моль, H = 1 г/мольIn=114.82г/моль,O=16г/моль,H=1г/моль:Молярная масса In(OH)₃=114.82+3×16+3×1=114.82+48+3=165.82 г/моль \text{Молярная масса In(OH)₃} = 114.82 + 3 \times 16 + 3 \times 1 = 114.82 + 48 + 3 = 165.82 \text{ г/моль}
Молярная масса In(OH)₃=114.82+3×16+3×1=114.82+48+3=165.82 г/мольКоличество молей:
nIn(OH)₃=45 г165.82 г/моль≈0.271 моль n_{\text{In(OH)₃}} = \frac{45 \text{ г}}{165.82 \text{ г/моль}} \approx 0.271 \text{ моль}
nIn(OH)₃ =165.82 г/моль45 г ≈0.271 моль
Гидроксид натрия:
Концентрация: 8% 0.080.080.08.Масса: 530 г.Масса NaOH в растворе:mNaOH=0.08×530 г=42.4 г m_{\text{NaOH}} = 0.08 \times 530 \text{ г} = 42.4 \text{ г}
mNaOH =0.08×530 г=42.4 гМолярная масса NaOH:
Молярная масса NaOH=23 (Na)+16 (O)+1 (H)=40 г/моль \text{Молярная масса NaOH} = 23 \text{ (Na)} + 16 \text{ (O)} + 1 \text{ (H)} = 40 \text{ г/моль}
Молярная масса NaOH=23 (Na)+16 (O)+1 (H)=40 г/мольКоличество молей:
nNaOH=42.4 г40 г/моль≈1.06 моль n_{\text{NaOH}} = \frac{42.4 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} \approx 1.06 \text{ моль}
nNaOH =40 г/моль42.4 г ≈1.06 моль
Пропускание CO₂ через раствор.
Углекислый газ реагирует как с NaOH, так и с InOHOHOH₃. Для упрощения предположим, что весь CO₂ будет реагировать с NaOH. Уравнение реакции:
CO2+2 NaOH→Na2CO3+H2O \text{CO}_2 + \text{2 NaOH} \rightarrow \text{Na}_2\text{CO}_3 + \text{H}_2\text{O}
CO2 +2 NaOH→Na2 CO3 +H2 O
Для полной реакции CO₂ требуется 2 моли NaOH. Объем CO₂:
VCO<em>2=15.2 л=15.2×10−3 м3 V_{\text{CO}<em>2} = 15.2 \text{ л} = 15.2 \times 10^{-3} \text{ м}^3
VCO<em>2 =15.2 л=15.2×10−3 м3 Используя закон идеальных газов, при нормальных условиях 1 моль газа занимает приблизительно 22.4 л:
n</em>CO<em>2=15.2 л22.4 л/моль≈0.678 моль n</em>{\text{CO}<em>2} = \frac{15.2 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} \approx 0.678 \text{ моль}
n</em>CO<em>2=22.4 л/моль15.2 л ≈0.678 моль Для реакции с NaOH нужно:
2n</em>CO<em>2 NaOH ⟹ n</em>NaOH, необходимый=2×nCO2≈2×0.678≈1.356 моль 2 n</em>{\text{CO}<em>2} \text{ NaOH} \implies n</em>{\text{NaOH, необходимый}} = 2 \times n_{\text{CO}_2} \approx 2 \times 0.678 \approx 1.356 \text{ моль}
2n</em>CO<em>2 NaOH⟹n</em>NaOH, необходимый=2×nCO2 ≈2×0.678≈1.356 моль Но имеем 1.06 моль NaOH, значит NaOH будет лимитирующим реагентом, и весь NaOH будет расходован.
Определение образующегося осадка ионов индия.
После реакции образуется InOHOHOH₃ с образованием Na₂CO₃:
In(OH)₃+CO2→In(OH)₃ \text{In(OH)₃} + \text{CO}_2 \rightarrow \text{In(OH)₃}
In(OH)₃+CO2 →In(OH)₃ Этот осадок остался нерастворимым.
Количество образовавшегося индия из 45 г hydroxyde индия:
n<em>In=n</em>In(OH)₃=0.271 моль n<em>{\text{In}} = n</em>{\text{In(OH)₃}} = 0.271 \text{ моль}
n<em>In=n</em>In(OH)₃=0.271 моль
Нейтрализация остаточных ионов.
Нейтрализация осадка фосфорной кислотой:
In(OH)₃+H3PO<em>4→InPO</em>4+3H2O \text{In(OH)₃} + \text{H}_3\text{PO}<em>4 \rightarrow \text{InPO}</em>{4} + 3\text{H}_2\text{O}
In(OH)₃+H3 PO<em>4→InPO</em>4+3H2 O
Масса 5% раствора фосфорной кислоты:
mH3PO4=0.05×713 г=35.65 г m_{\text{H}_3\text{PO}_4} = 0.05 \times 713 \text{ г} = 35.65 \text{ г}
mH3 PO4 =0.05×713 г=35.65 г Молярная масса H3PO4H₃PO₄H3 PO4 :
Молярная масса H3PO<em>4=3+31+(4×16)=98 г/моль \text{Молярная масса H}_3\text{PO}<em>4 = 3 + 31 + (4 \times 16) = 98 \text{ г/моль}
Молярная масса H3 PO<em>4=3+31+(4×16)=98 г/моль Количество:
n</em>H3PO4=35.6598≈0.364 моль n</em>{\text{H}_3\text{PO}_4} = \frac{35.65}{98} \approx 0.364 \text{ моль}
n</em>H3 PO4 =9835.65 ≈0.364 моль
Итоговая концентрация ионов индия.
Теперь определим массовую долю ионов индия в итоговом растворе. После нейтрализации останется 0.271 моль индия в форме ионов.
Итоговый раствор:
Начальная масса раствор:45+530=575 г 45 + 530 = 575 \text{ г}
45+530=575 гОбъем жидкости CO2CO₂CO2 :
V=15.2 л (приблизительно) ⟹ 15.2×1000=15200 г (если считать как вода) V = 15.2 \text{ л} \text{ (приблизительно)} \implies 15.2 \times 1000 = 15200 \text{ г (если считать как вода)}
V=15.2 л (приблизительно)⟹15.2×1000=15200 г (если считать как вода)Учитывая CO₂, масса конечного раствора:
575+15200+713=16609 г 575 + 15200 + 713 = 16609 \text{ г}
575+15200+713=16609 г
Рассчитаем массовую долю индия:
Масса индия=n<em>In×Молярная масса In=0.271×114.82≈31.086 г \text{Масса индия} = n<em>{\text{In}} \times \text{Молярная масса In} = 0.271 \times 114.82 \approx 31.086 \text{ г}
Масса индия=n<em>In×Молярная масса In=0.271×114.82≈31.086 г Тогда:
x</em>In3+=31.08616609≈0.00187=0.187% x</em>{\text{In}^{3+}} = \frac{31.086}{16609} \approx 0.00187 = 0.187\%
x</em>In3+=1660931.086 ≈0.00187=0.187%
Таким образом, массовая доля ионов индия в итоговом растворе составляет приблизительно 0.187%.