Prin încălzirea îndelungată, la temperatură constantă de 105°C, a 3,10 g cristalohidrat de Na2CO3
se pierd prin evaporare 0,45 g apă.
a. Determină prin calcul care este numărul de molecule de apă de hidratare din cristalohidrat. Scrie
formula cristalohidratului.
b. Calculează concentrația ionilor hidroniu din 100 mL soluție apoasă de acid clorhidric ce
neutralizează întreaga cantitate de cristalohidrat până la sare acidă.
Răspunsuri la întrebare
Răspuns: O variantă de rezolvare este, următoarea.
În Chimia sodiului se precizează, că un carbonat de sodiu cristalizat cu n molecule de apă, în urma unei încălziri îndelungate la 105 grade C, pierde toată apa de cristalizare (n molecule de apă) și trece într-o pulbere albă de Na₂CO₃ , sare anhidră.
Din enunț, deducem că:
3,10 g cristalohidrat Na₂CO₃.n H₂O ⇒ 0,45 g (n.H₂O) + Na₂CO₃
a)Pentru a afla formula chimică a cristalohidratului, trebuie să-l află pe ”n”. b)Pentru a afla concentrația ionilor de H₃O⁺ din 100 mL soluție HCl ce reacționează numai cu Na₂CO₃ din 3,10 g de cristalohidrat, trebuie să calculăm:
-masa de Na₂CO₃, g din 3,10 g de cristalohidrat;
-masa de HCl, care reacționează stoechiometric cu masa de Na₂CO₃, de mai sus. Această masa este masa dizolvată de HCl în 100 mL soluție;
-calculăm concentrația molară de HCl și apoi din disociarea totală a HCl în ionii săi, rezultă că:
C M HClaq = CM H⁺ aq + CM Cl⁻ (M, sau mol/L)
Calcule:
a) Calculăm n moli de apă și formula cristalohidratului Na₂CO₃. n H₂O, cu o regulă de trei simplă, cu masele moleculare (M), astfel:
M Na₂CO₃=2A Na + A C + 3 AO= 2.23+12+3.16=46+12+48=106 g/ mol
M Na₂CO₃. n H₂O= M Na₂CO₃ + n .M H₂O= 106 + 18.n
M H₂O = 2.AH + A O= 2.1+16=18 g/mol
Aplicăm regula de trei simplă:
dacă din 3,10 g Na₂CO₃.n H₂O..............rezultă.....0,45 g H₂O
atunci din 106+18n Na₂CO₃.n H₂O..............rezultă.....18n g H₂O
⇒proporția: 3,10.18.n = 0,45.(106+18n)
⇒55,8 n =47,7 +8,1 n
⇒55,8n-8,1n=47,7; 47,7n = 47,7;
n = 1
⇒formula cristalohidrat, prin înlocuirea lui n cu 1: Na₂CO₃. H₂O
b) Calculăm concentrația molară, CM, de ioni hidroniu (H⁺aq sau H₃O⁺) din 100 mL soluție HCl, care reacționează cu masa de Na₂CO₃ din 3,10 g Na₂CO₃. H₂O astfel:
C M H₃O⁺ = C M HCl =md HCl/ M HCl. Vs (mol HCl/L soluție)
unde:
-HCl în soluție apoasă disociază total = H⁺aq + Cl⁻
1 mol HCl.........................................................1molH⁺aq...1mol Cl⁻aq
aq= hidra(pă), hidratat
- md = masa dizolvată de HCl din 100 mL soluție=? (Nu știm!)
-Vs=volum soluție HCl=100mL:1000L=0,1 L
M HCl= 36,5 g/mol
Etapele calcului de CM HCl, respectiv CM H⁺ sunt:
b1) Calculăm masa (m) Na₂CO₃ din 3,10 g cristalohidrat se calculează din regula de trei simplă astfel:
în M=124 g Na₂CO₃.H₂O..........sunt.........106 g de Na₂CO₃
iar în 3,10 g Na₂CO₃.H₂O..........sunt.........mg de Na₂CO₃
m = 2,65 g de Na₂CO₃
b2) calculăm md HCl, care este egală cu masa (X) de HCl ce reacționează total cu Na₂CO₃ din 3,10 g cristalohidrat, prin calcul stoechiometric aplicat la ecuația chimică corect egalată.
0,025moli....n moli HCl
2,65 g........X HCl
Na₂CO₃ + 2 HCl = H₂O + CO₂ gaz + 2NaCl
1mol 2moli
M Na₂CO₃....2.M HCl
106 g/mol........2.36,5 g/mol
X=m d HCl = 2,65 g Na₂CO₃.2.36,5 g/mol HCl/106 g/mol Na₂CO₃
X=d HCl=1,825 g HCl
b3) Calculăm CM HCl, prin introducerea datelor cunoscute în relația matematică a lui CM HCl:
CM Hcl = md/M.Vs
C M HCl= 1,825 g/36,5 g/mol.0,1L=0,5 mol/L sau 0,5 M
⇒CM H+ = 0,5 M
R: a)Na₂CO₃.H₂O; 0,5 M
O altă variantă pentru punctul a este să calculăm formula chimică a crsitalohidratului astfel.
⇒m Na₂CO₃ după terminarea încălzirii=3,10 g cristalohidrat- 0,45 g apă=2,65 g
⇒notăm cu: n=număr moli Na₂CO3 și cu m număr moli de H₂O din cristalohidrat.
m = 2,65 g de Na₂CO₃o formulă chimică (Na₂CO₃)n . (H₂O)m
⇒Calculăm n și n:
n m
2,65 g Na₂CO₃ : 0,45 g H₂O
/ 106 (M) : /18 (M
⇒ 0,025 : 0,025 / : 0,025
⇒ 1 : 1
Ajungem la formula chimică de mai sus.
Verificați, calculele, vă rog!
Explicație: