Question

Карбонат кальция массой 15 г растворили в 200 мл 15%-ной хлороводородной кислоты (ρ = 1,075 г/мл) при нагревании. Какова массовая доля хлороводорода в образовавшемся 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 количество вещества исходных реагентов, установить, какой из них в избытке, найти массу оставшейся кислоты и вычислить её массовую долю в конечном растворе.

**Уравнение реакции:**

$$\ce{CaCO3 + 2HCl -> CaCl2 + CO2 ^ + H2O}$$

**Расчёт количества хлороводородной кислоты:**

Масса раствора кислоты:
$$m_{	ext{р-ра HCl}} = ho_{	ext{р-ра HCl}} \cdot V_{	ext{р-ра HCl}} = 1{,}075 \cdot 200 = 215 	ext{ г}$$

Масса чистого $\ce{HCl}$:
$$m_{\ce{HCl}} = m_{	ext{р-ра HCl}} \cdot \omega_{\ce{HCl}} = 215 \cdot 0{,}15 = 32{,}25 	ext{ г}$$

Количество вещества $\ce{HCl}$:
$$n_{\ce{HCl}} = \frac{m_{\ce{HCl}}}{M_{\ce{HCl}}} = \frac{32{,}25}{36{,}5} = 0{,}88 	ext{ моль}$$

**Расчёт количества карбоната кальция:**

$$n_{\ce{CaCO3}} = \frac{m_{\ce{CaCO3}}}{M_{\ce{CaCO3}}} = \frac{15}{100} = 0{,}15 	ext{ моль}$$

**Определение избытка реагента:**

По уравнению реакции на 1 моль $\ce{CaCO3}$ требуется 2 моля $\ce{HCl}$. Для полного взаимодействия 0,15 моль карбоната необходимо:
$$n_{	ext{требуемый}} = 2 \cdot 0{,}15 = 0{,}3 	ext{ моль HCl}$$

Так как $n_{\ce{HCl}} = 0{,}88 > 0{,}3$, хлороводородная кислота находится в избытке.

**Расчёт массы оставшейся кислоты:**

Количество прореагировавшей кислоты:
$$n_{	ext{прореаг.}} = 0{,}3 	ext{ моль}$$

Количество оставшейся кислоты:
$$n_{	ext{ост.}} = 0{,}88 - 0{,}3 = 0{,}58 	ext{ моль}$$

Масса оставшейся кислоты:
$$m_{	ext{ост.}} = 0{,}58 \cdot 36{,}5 = 21{,}17 	ext{ г}$$

**Расчёт массы конечного раствора:**

Количество выделившегося $\ce{CO2}$:
$$n_{\ce{CO2}} = n_{\ce{CaCO3}} = 0{,}15 	ext{ моль}$$

Масса $\ce{CO2}$:
$$m_{\ce{CO2}} = 0{,}15 \cdot 44 = 6{,}6 	ext{ г}$$

Масса конечного раствора:
$$m_{	ext{конечн.}} = m_{\ce{CaCO3}} + m_{	ext{р-ра HCl}} - m_{\ce{CO2}} = 15 + 215 - 6{,}6 = 223{,}4 	ext{ г}$$

**Расчёт массовой доли хлороводорода:**

$$\omega_{\ce{HCl}} = \frac{m_{	ext{ост.}}}{m_{	ext{конечн.}}} = \frac{21{,}17}{223{,}4} = 0{,}0948 = 9{,}48\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии