Реактор СО2 (углекислого газа)

[ЯнН]

В 12.11.2023 в 12:04, HE KOT сказал:

4-я ступень диссоциации трёхосновной кислоты...

Да вы просто переплюнули всех учёных мира.

 

 

Что не так?

Растворимость лимонной кислоты в воде 133 г/100 мл, рН=2,3
Растворимость бикарбоната натрия в воде 9,59 г/100 мл, рН=8,3
Реакция выделения СО2 в растворе будет идти с рН=2,3 до рН=8,3, т.е. при молярном соотношения между компонентами 0 до 4.
На 1 моль лимонной кислоты можно брать до 4-х молей пищевой соды.

 

Растворимость углекислого газа в воде при 25С и давлении 0,1 мПа (760 мм рт. ст.) составляет 0,034 моль/л, или 1,5 г/л (состояния насыщения).
После этого углекислый газ (углекислота), который образуется в результате реакции в воде, выделяется в виде газа (пузырьков СО2) в воздух.

 

Вот мне и непонятно, сколько чего нужно всыпать в 40 мл. воды, чтобы получить максимальное количество пузырьков СО2, которое выделится в воздух. ?

[ash111]

В 12.11.2023 в 07:08, ЯнН сказал:

а pH раствора, после прохождения реакции, была нейтральной pH=7,0.

так он и будет, карбонатный буфер же)))

 

В 12.11.2023 в 09:24, ЯнН сказал:

Реакция куда сложнее.

и куда?

 

В 12.11.2023 в 09:24, ЯнН сказал:

1,311 г. пищевой соды на 1 г. лимонной кислоты (3-я ступень диссоциации лимонной кислоты;  количество углекислого газа увеличивается в тра раза)

ну что тебе сказать.. цифры посчитаны неверно, здесь и выше. должно быть 1.2 грамма. ищи ошибку.

В 12.11.2023 в 09:24, ЯнН сказал:

Сколько в граммах максимально может растворится пищевой соды и лимонной кислоты в 40 мл. воды, чтобы выделилось максимальное количество СО2?

ну вот это уже конкретнее вопрос. Потому что как бы ты можешь взять килограмм лимонной кислоты, смешать с 1200 грамм соды, залить туда 40 мл воды и получить практически весь углекислый газ который там по уравнению должен выделяться. Весь не получишь потому что по третьей ступени кислотность лимонки и угольной одинаковая и там будет равновесие. Ты же слышал про константы кислотности, верно?

 

[ash111]

В 12.11.2023 в 12:11, ЯнН сказал:

Что не так

всё не так

В 12.11.2023 в 12:11, ЯнН сказал:

Растворимость лимонной кислоты в воде 133 г/100 мл, рН=2,3

Этот пэаш вот при этой концентрации? а это не pKa так случаем? pH растворов кислот от концентрации никак не зависит, случайно?

 

В 12.11.2023 в 12:11, ЯнН сказал:

Реакция выделения СО2 в растворе будет идти с рН=2,3 до рН=8,3, т.е. при молярном соотношения между компонентами 0 до 4.

аххахаха это ты типа один pH на второй чтоли разделил?? откуда взялось это "то есть"? откуда вывод такой??

 

В 12.11.2023 в 12:11, ЯнН сказал:

На 1 моль лимонной кислоты можно брать до 4-х молей пищевой соды.

можно. можно и десять взять. правда ктото хотел без "перерасхода", ну тогда неверно.

 

В 12.11.2023 в 12:11, ЯнН сказал:

Растворимость углекислого газа в воде при 25С и давлении 0,1 мПа (760 мм рт. ст.) составляет 0,034 моль/л, или 1,5 г/л (состояния насыщения).

это замечательно только часть углекислоты при соотношении сода/кислота больше чем 2/1 будет оставаться в растворе ибо ВНЕЗАПНО там будет равновесие. так что точно посчитать сколько выделится углекислоты можно если только нагреть раствор градусов до 50 когда весь гидрокарбонат разлагается, ну и надо знать растворимость при этой температуре углекислоты в воде.

 

В 12.11.2023 в 12:11, ЯнН сказал:

Вот мне и непонятно, сколько чего нужно всыпать в 40 мл. воды, чтобы получить максимальное количество пузырьков СО2, которое выделится в воздух. ?

упростим задачу до нормальной формальной. нужно:

1) посчитать молярные концентрации соды и лимонки в воде. Сравнить по уравнению реакции, какая больше: концентрация соды или такая же концентрация лимонки. По уравнению реакции конечно лимонки должно быть втрое меньше чем соды, но поскольку она растворяется как сахар, есть смысл взять ее больше чтобы избежать всех этих равновесий и выделить всю углекислоту. Ну очевидно концентрация соды будет меньше. Значит соды недостаток, считаем по ней.

2) посчитать сколько молей соды растворится в 40 мл воды. столько же по молям выделится углекислоты.

3) поправку на растворение углекислоты можно не делать ибо с учетом остаточной кислотности лимонной кислоты и такой ионной силой раствора она практически вся выйдет, в точностью до погрешности. Считаем объем выделившегося углекислого газа.

ЗЫ ЭНД.

[ЯнН]

В 12.11.2023 в 19:12, ash111 сказал:

В 12.11.2023 в 13:11, ЯнН сказал:

Растворимость лимонной кислоты в воде 133 г/100 мл, рН=2,3

Этот пэаш вот при этой концентрации? а это не pKa так случаем? pH растворов кислот от концентрации никак не зависит, случайно?

Если рассчитать pH раствора, состоящего из 0,05 моль/л лимонной кислоты и переменных количеств NaHCO3:
pH раствора, состоящего из 0,05 моль/л лимонной кислоты и 0,05 моль/л NaHCO3, будет = 2,2.
pH раствора, состоящего из 0,05 моль/л лимонной кислоты + 1 моль NaHCO3, будет = 3,6.
pH раствора, состоящего из 0,05 моль/л лимонной кислоты + 2 моль NaHCO3, будет = 5,3.
pH раствора, состоящего из 0,05 моль/л лимонной кислоты + 3 моль NaHCO3, будет = 7,5.
pH раствора, состоящего из 0,05 моль/л лимонной кислоты + 4 моль NaHCO3, будет = 8,3.

В 12.11.2023 в 19:12, ash111 сказал:

В 12.11.2023 в 13:11, ЯнН сказал:

Реакция выделения СО2 в растворе будет идти с рН=2,3 до рН=8,3, т.е. при молярном соотношения между компонентами 0 до 4.

аххахаха это ты типа один pH на второй чтоли разделил?? откуда взялось это "то есть"? откуда вывод такой??

Отсюда: рассчитать pH раствора, состоящего из 0,05 моль/л лимонной кислоты и переменных количеств NaHCO3:
pH раствора, состоящего из 0,05 моль/л лимонной кислоты и 0,05 моль/л NaHCO3, будет = 2,2.
pH раствора, состоящего из 0,05 моль/л лимонной кислоты + 1 моль NaHCO3, будет = 3,6.
pH раствора, состоящего из 0,05 моль/л лимонной кислоты + 2 моль NaHCO3, будет = 5,3.
pH раствора, состоящего из 0,05 моль/л лимонной кислоты + 3 моль NaHCO3, будет = 7,5.
pH раствора, состоящего из 0,05 моль/л лимонной кислоты + 4 моль NaHCO3, будет = 8,3.

 

Итак, сколько нужно лимонной кислоты (пищевая добавка лимонная кислота имеет код Е330) и пищевой соды (в пищевой промышленности пищевая сода имеет код E500), чтобы выделит максимальное количество углекислоты в 40 мл. воды?

 

 

 

Изменено 12 Ноября, 2023 в 19:41 пользователем ЯнН

[ЯнН]

В 12.11.2023 в 18:53, ash111 сказал:

так он и будет, карбонатный буфер же)))

 

и куда?

 

ну что тебе сказать.. цифры посчитаны неверно, здесь и выше. должно быть 1.2 грамма. ищи ошибку.

ну вот это уже конкретнее вопрос. Потому что как бы ты можешь взять килограмм лимонной кислоты, смешать с 1200 грамм соды, залить туда 40 мл воды и получить практически весь углекислый газ который там по уравнению должен выделяться. Весь не получишь потому что по третьей ступени кислотность лимонки и угольной одинаковая и там будет равновесие. Ты же слышал про константы кислотности, верно?

Трех молей воды (40 мл.) может не хватить для растворения реагентов плюс продуктов (килограмма лимонной кислоты и 1200 грамм соды), чтобы выделить из всего этого весь углекислый газ. 

[ash111]

В 12.11.2023 в 19:37, ЯнН сказал:

0,05 моль/л лимонной кислоты

а это откуда взялось? новое условие? лимонная кислота растворима в воде спокойно до 2M концентрации

[ash111]

В 12.11.2023 в 19:44, ЯнН сказал:

Трех молей воды (40 мл.) может не хватить для растворения реагентов плюс продуктов (килограмма лимонной кислоты и 1200 грамм соды), чтобы выделить из всего этого весь углекислый газ. 

я ж тебе уже сказал, она там нужна как среда, ему необязательно всему растворяться. Аспирин Упса когдато видел? вот такая же ситуация. плюс там вода в реакции еще выделится. Я не знаю какие кристаллогидраты образует цитрат натрия, обычный и кислые, вот разве что засасывание воды в кристаллогидрат может реакцию остановить. Но опять же тут, как показывает практика, кристаллогидраты образуются не всегда моментально. Допустим безводный сульфат натрия отлично растворяется в воде выше растворимости глауберовой соли, и потом спустя время начинается кристаллизация кристаллогидрата.

 

То есть в условии надо четко проставлять что ты говоришь о максимальных количествах реагентов, полностью растворимых в твоем объеме воды. иначе некорректное условие.

[ЯнН]

В 12.11.2023 в 22:35, ash111 сказал:

а это откуда взялось? новое условие? лимонная кислота растворима в воде спокойно до 2M концентрации

Была описка, изменил на

pH раствора, состоящего из 0,05 моль/л лимонной кислоты и 0,05 моль/л NaHCO3, будет = 2,2.

По этим данным можно построить график зависимости от молярного соотношения

между компонентами: 0,05 моль/л лимонной кислоты и переменных количеств

NaHCO3. 

По вертикали значение pH, по горизонтали молярные значения NaHCO3.

Из него видно, что при росте молярного соотношения между питьевой содой и лимонной кислотой с 1:1 до 2:1 (с 0,437 г соды, расходуемой на 1 г. лимонной кислоты, до равного массового соотношения между этими компонентами (0,874 соды, расходуемой на 1 г. лимонной кислоты), происходит рост рН раствора с 3,8 до 5,2.

Далее с 2:1, до 3:1, 4:1.

[ЯнН]

В 12.11.2023 в 22:41, ash111 сказал:

То есть в условии надо четко проставлять что ты говоришь о максимальных количествах реагентов, полностью растворимых в твоем объеме воды. иначе некорректное условие.

Пусть воды будет 4 мл. Вода нужна как растворитель. Она константа. Температура комнатная 20-25 градусов.

Нужно оптимальное соотношение в граммах между лимонной кислотой и пищевой содой, чтобы выделилось максимальное количество СО2. 

 

C6 H8O7 (лимонная кислота) + NaHCO3 (пищевая сода) = H2CO3 (угольная кислота) + Na C6 H7 O7 (однозамещенный цитрат натрия)

или 

C6 H8O7 (лимонная кислота) + n NaHCO3 (пищевая сода) = n H2CO3 (угольная
кислота) + Na n C6 H8-n O7 (n замещенная соль лимонной кислоты).

Изменено 12 Ноября, 2023 в 20:16 пользователем ЯнН

[ash111]

В 12.11.2023 в 21:59, ЯнН сказал:

pH раствора, состоящего из 0,05 моль/л лимонной кислоты и 0,05 моль/л NaHCO3, будет = 2,2.

По этим данным можно построить график зависимости от молярного соотношения

между компонентами: 0,05 моль/л лимонной кислоты и переменных количеств

NaHCO3. 

По вертикали значение pH, по горизонтали молярные значения NaHCO3.

нет, pH2.2 будет просто для 0,05М раствора лимонной кислоты..

 

В 12.11.2023 в 19:37, ЯнН сказал:

рН раствора, состоящего из 0,05 моль/л лимонной кислоты + 1 моль NaHCO3, будет = 3,6.

каким образом это посчитано? или это экспериментальная величина.. короче разберитесь со своими цифрами, напишите нормально условие. пока что ниче не понятно.