Question

При нагревании карбоната магния часть вещества разложилась. При этом выделилось 5,6 л газа и образовалось 18,4 г твёрдого остатка. Остаток растворили в 365 г соляной кислоты, при этом массовая доля кислоты в конечном растворе составила 2,9%. Вычислите массовую долю соляной кислоты в исходном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Accepted Answer

Answer

Идея решения: определить состав твёрдого остатка через объём выделившегося газа, затем проследить расход кислоты при растворении остатка и найти её исходную массовую долю.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{MgCO3 ->[t] MgO + CO2 ^}$$

$$\ce{MgCO3 + 2HCl -> MgCl2 + CO2 ^ + H2O}$$

$$\ce{MgO + 2HCl -> MgCl2 + H2O}$$

**Расчёты:**

1) Вычислим количество вещества выделившегося диоксида углерода:

$$n(\ce{CO2}) = \frac{V(\ce{CO2})}{V_m} = \frac{5{,}6}{22{,}4} = 0{,}25 	ext{ моль}$$

2) Найдём массу образовавшегося оксида магния. По первому уравнению $n(\ce{MgO}) = n(\ce{CO2}) = 0{,}25$ моль:

$$m(\ce{MgO}) = n(\ce{MgO}) \cdot M(\ce{MgO}) = 0{,}25 \cdot 40 = 10 	ext{ г}$$

3) Определим массу непрореагировавшего карбоната магния в остатке:

$$m(\ce{MgCO3}) = m_{	ext{остатка}} - m(\ce{MgO}) = 18{,}4 - 10 = 8{,}4 	ext{ г}$$

$$n(\ce{MgCO3}) = \frac{m(\ce{MgCO3})}{M(\ce{MgCO3})} = \frac{8{,}4}{84} = 0{,}1 	ext{ моль}$$

4) Вычислим массу конечного раствора. При растворении остатка выделяется $\ce{CO2}$ из карбоната:

$$n(\ce{CO2})_{	ext{выд.}} = n(\ce{MgCO3}) = 0{,}1 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{CO2})_{	ext{выд.}} = 0{,}1 \cdot 44 = 4{,}4 	ext{ г}$$

$$m_{	ext{конечн.}} = m_{	ext{остатка}} + m(\ce{HCl})_{	ext{р-ра}} - m(\ce{CO2})_{	ext{выд.}} = 18{,}4 + 365 - 4{,}4 = 379 	ext{ г}$$

5) Найдём массу оставшейся соляной кислоты в конечном растворе:

$$m(\ce{HCl})_{	ext{ост.}} = m_{	ext{конечн.}} \cdot \omega(\ce{HCl})_{	ext{ост.}} = 379 \cdot 0{,}029 = 11 	ext{ г}$$

6) Вычислим количество вещества кислоты, израсходованной на растворение остатка. По второму уравнению на 1 моль $\ce{MgCO3}$ требуется 2 моль $\ce{HCl}$:

$$n(\ce{HCl})_{	ext{на MgCO3}} = 2 \cdot n(\ce{MgCO3}) = 2 \cdot 0{,}1 = 0{,}2 	ext{ моль}$$

По третьему уравнению на 1 моль $\ce{MgO}$ требуется 2 моль $\ce{HCl}$:

$$n(\ce{HCl})_{	ext{на MgO}} = 2 \cdot n(\ce{MgO}) = 2 \cdot 0{,}25 = 0{,}5 	ext{ моль}$$

Общее количество израсходованной кислоты:

$$n(\ce{HCl})_{	ext{израсх.}} = 0{,}2 + 0{,}5 = 0{,}7 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{HCl})_{	ext{израсх.}} = 0{,}7 \cdot 36{,}5 = 25{,}55 	ext{ г}$$

7) Определим исходную массу соляной кислоты:

$$m(\ce{HCl})_{	ext{исход.}} = m(\ce{HCl})_{	ext{ост.}} + m(\ce{HCl})_{	ext{израсх.}} = 11 + 25{,}55 = 36{,}55 	ext{ г}$$

8) Вычислим массовую долю соляной кислоты в исходном растворе:

$$\omega(\ce{HCl}) = \frac{m(\ce{HCl})_{	ext{исход.}}}{m(\ce{HCl})_{	ext{р-ра}}} = \frac{36{,}55}{365} = 0{,}1 = 10\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии