В лабораторию для анализа поступила смесь карбоната натрия (Na2CO3) и гидрокарбоната натрия (NaHCO3). Я решил провести анализ этой смеси и определить мольную долю гидрокарбоната натрия в ней. Сначала я аккуратно перенес смесь в мерную колбу на 100٫0 мл. Затем٫ чтобы разбавить смесь и получить раствор٫ довел его до метки с помощью дистиллированной воды. В этом растворе я отобрал аликвоту объемом 10٫00 мл. Для определения мольной доли гидрокарбоната натрия я провел два титрования. В первом случае я оттитровал аликвоту раствором соляной кислоты (HCl) концентрацией 0٫1000 М в присутствии фенолфталеина. При этом на титрование потребовалось 30٫0 мл кислоты. Во втором случае я оттитровал другую аликвоту того же объема раствором соляной кислоты той же концентрации٫ но в присутствии метилового-оранжевого. При этом было израсходовано 70٫0 мл кислоты. Для решения данной задачи воспользуемся реакциями٫ происходящими при титровании.
1) При титровании с фенолфталеином٫ гидрокарбонат натрия первым прореагировал с кислотой⁚
NaHCO3 HCl -> NaCl H2O CO2.2) При титровании с метиловым-оранжевым, оба компонента смеси могут прореагировать⁚
Na2CO3 HCl -> NaCl H2O CO2.
Из уравнения 1) видно, что количество использованной кислоты соответствует количеству гидрокарбоната натрия. Из уравнения 2) видно, что количество использованной кислоты соответствует количеству обоих компонентов смеси.Итак, 30,0 мл кислоты было использовано для реакции с гидрокарбонатом натрия, а 70,0 мл кислоты ― для реакции с гидрокарбонатом и карбонатом натрия.Из этой информации можно составить следующее уравнение⁚
30٫0 мл * 1 моль/л (x y) мл * 0٫1000 моль/л٫
где x и y ー количество гидрокарбоната и карбоната натрия соответственно.Таким образом, x y 30,0 мл * 0,1000 моль/л / 0,1000 моль/л 30,0 мл.Теперь рассмотрим второе титрование⁚
70,0 мл кислоты было использовано для реакции с гидрокарбонатом и карбонатом натрия, т.е. суммарными количествами этих компонентов.Из этой информации можно составить следующее уравнение⁚
70,0 мл * 1 моль/л (x 2y) мл * 0,1000 моль/л,
где x и y ー количество гидрокарбоната и карбоната натрия соответственно.Таким образом, x 2y 70,0 мл * 0,1000 моль/л / 0,1000 моль/л 70,0 мл.Теперь мы имеем систему уравнений⁚
x y 30,0,
x 2y 70,0.Из первого уравнения можем выразить x через y⁚ x 30,0 ― y.Подставляем это выражение во второе уравнение⁚
30,0 ― y 2y 70,0.Упрощаем⁚
y 40٫0.Теперь٫ зная значение y٫ можно выразить x⁚
x 30,0 ー 40,0 -10,0.Однако, поскольку мольная доля не может быть отрицательной, x 0,0.Таким образом, мольная доля гидрокарбоната натрия в исходной смеси составляет 0%.