Question

Смесь карбоната кальция и оксида кальция массой 25,6 г растворили в 480 мл 10%-ного раствора азотной кислоты (плотность 1,05 г/мл), при этом выделилось 4,48 л (н.у.) газа. Найдите массовую долю веществ в полученном 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 исходной смеси по объёму выделившегося газа, рассчитать количество образовавшихся продуктов и оставшейся кислоты, затем найти их массовые доли в конечном растворе.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{CaCO3 + 2HNO3 -> Ca(NO3)2 + CO2 ^ + H2O}$$

$$\ce{CaO + 2HNO3 -> Ca(NO3)2 + H2O}$$

**Расчёты:**

1) Вычислим количество выделившегося диоксида углерода:

$$n(\ce{CO2}) = \frac{V(\ce{CO2})}{V_m} = \frac{4{,}48}{22{,}4} = 0{,}2 	ext{ моль}$$

2) Из стехиометрии первой реакции найдём массу карбоната кальция:

$$n(\ce{CaCO3}) = n(\ce{CO2}) = 0{,}2 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{CaCO3}) = 0{,}2 \cdot 100 = 20 	ext{ г}$$

3) Определим массу и количество оксида кальция:

$$m(\ce{CaO}) = 25{,}6 - 20 = 5{,}6 	ext{ г}$$

$$n(\ce{CaO}) = \frac{5{,}6}{56} = 0{,}1 	ext{ моль}$$

4) Рассчитаем общее количество образовавшегося нитрата кальция:

$$n(\ce{Ca(NO3)2}) = n(\ce{CaCO3}) + n(\ce{CaO}) = 0{,}2 + 0{,}1 = 0{,}3 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{Ca(NO3)2}) = 0{,}3 \cdot 164 = 49{,}2 	ext{ г}$$

5) Найдём исходное количество азотной кислоты:

$$m_{	ext{р-ра}}(\ce{HNO3}) = 1{,}05 \cdot 480 = 504 	ext{ г}$$

$$m(\ce{HNO3}) = 504 \cdot 0{,}1 = 50{,}4 	ext{ г}$$

$$n(\ce{HNO3}) = \frac{50{,}4}{63} = 0{,}8 	ext{ моль}$$

6) Вычислим количество израсходованной кислоты:

$$n_{	ext{израсх.}}(\ce{HNO3}) = 2 \cdot 0{,}2 + 2 \cdot 0{,}1 = 0{,}6 	ext{ моль}$$

$$n_{	ext{ост.}}(\ce{HNO3}) = 0{,}8 - 0{,}6 = 0{,}2 	ext{ моль}$$

$$m_{	ext{ост.}}(\ce{HNO3}) = 0{,}2 \cdot 63 = 12{,}6 	ext{ г}$$

7) Определим массу конечного раствора:

$$m(\ce{CO2}) = 0{,}2 \cdot 44 = 8{,}8 	ext{ г}$$

$$m_{	ext{конечн.}} = 25{,}6 + 504 - 8{,}8 = 520{,}8 	ext{ г}$$

8) Найдём массовые доли компонентов в растворе:

$$\omega(\ce{Ca(NO3)2}) = \frac{49{,}2}{520{,}8} = 0{,}0945 = 9{,}45\%$$

$$\omega(\ce{HNO3}) = \frac{12{,}6}{520{,}8} = 0{,}0242 = 2{,}42\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии