Суммируем полученные полуреакции, сокращая одинаковые реагенты справа и слева (поскольку и справа и слева есть кислота, ионы водорода сокращаются не полностью): Проверяем полученное ионное уравнение (количество атомов каждого элемента справа и слева одинаково, заряды справа и слева равны) и подставляем ионы, не участвующие в окислительно-восстановительном взаимодействии
M(SiO₂) = 60 г/моль Рассчитаем количество вещества выделившегося углекислого газа. Согласно уравнению реакции 1 моль (60 г) SiO₂ вытесняет 1 моль CO₂. Тогда 12 г SiO₂ вытесняют х моль CO₂:
SiO₂ + K₂CO₃ = K₂SiO₃ + CO₂↑ 60 г 1 моль 12 г х моль
х = 12*1/60 = 0,2 моль
Рассчитаем количество вещества NaOH. M(NaOH) = 40 г/моль. Массовая доля w(NaOH) = 10% = 0,1. Плотность раствора d = 1,11 г/мл. Объем раствора V = 100 мл. Масса раствора m = Vd = 100 мл * 1,11 г/мл = 111 г. Масса m(NaOH) равна w(NaOH) * m = 0.1 * 111 г = 11,1 г. Количество вещества n(NaOH) равно m(NaOH) / M(NaOH) = = 11,1 г / 40 г/моль = 0,2775 моль
Углекислый газ реагирует с щелочью с образованием гидрокарбоната:
CO₂ + NaOH = NaHCO₃
Согласно уравнению, на 1 моль CO₂ должно приходиться 1 моль NaOH. Соответственно, на 0,2 моль CO₂ - 0,2 моль NaOH. Фактически, количество вещества NaOH - 0,2775 моль. Значит, NaOH - в избытке. Расчеты ведем по CO₂.
0,2 моль CO₂ образуют 0,2 моль NaHCO₃. На это расходуются 0,2 моль NaOH. Остается избыток NaOH, он составляет 0,0775 моль. Этот избыток NaOH реагирует с образовавшимся гидрокарбонатом натрия NaHCO₃ с образованием карбоната натрия Na₂CO₃:
NaOH + NaHCO₃ = Na₂CO₃ + H₂O Согласно уравнению, 1 моль NaOH реагирует с 1 моль NaHCO₃ с образованием 1 моль Na₂CO₃
Значит, количество вещества NaHCO₃ уменьшилось на 0,0775 моль и составляет 0,2 - 0,0775 = 0,1225 моль. n(NaHCO₃) = 0,1225 моль. Количество вещества образовавшегося Na₂CO₃ составляет 0,0775 моль. n(Na₂CO₃) = 0,0775 моль
При упаривании раствора гидрокарбонат натрия разлагается с образованием карбоната натрия и выделением углекислого газа:
2 NaHCO₃ = Na₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O
Согласно уравнению реакции из 2 моль NaHCO₃ образуется 1 моль Na₂CO₃ А из 0,1225 моль NaHCO₃ - х моль Na₂CO₃
х = 0,1225*1/2 = 0,06125 моль - дополнительно образовалось Na₂CO₃
Всего же карбоната натрия Na₂CO₃ стало 0,0775 + 0,06125 = 0,13875 моль. n(Na₂CO₃) = 0,13875 моль. M(Na₂CO₃) = 106 г/моль. Масса m(Na₂CO₃) = n(Na₂CO₃) * M(Na₂CO₃) = 0,13875 моль * 106 г/моль = = 14,7075 г ≈ 14,7 г.
Карбонат натрия выделяется в виде кристаллогидратов: до 32°С - Na₂CO₃*10 H₂O, от 32 до 35°С - Na₂CO₃* 7 H₂O, выше 35°С - Na₂CO₃* H₂O. При 100...120 °С окончательно теряет воду и превращается в Na₂CO₃. Поэтому при расчетах предполагается, что после упаривания осадок карбоната натрия в виде чистой соли, а не в виде кристаллогидрата.
Полуреакция для восстановителя:
Уравниваем с учетом количества электронов:
Суммируем полученные полуреакции, сокращая одинаковые реагенты справа и слева (поскольку и справа и слева есть кислота, ионы водорода сокращаются не полностью):
Проверяем полученное ионное уравнение (количество атомов каждого элемента справа и слева одинаково, заряды справа и слева равны) и подставляем ионы, не участвующие в окислительно-восстановительном взаимодействии