Question

Нитрид лития массой 3,5 г растворили в 365 г 10%-ного раствора соляной кислоты. К полученному раствору добавили 20 г карбоната кальция. Определите массовую долю хлороводорода 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: последовательно рассчитать количество вещества каждого реагента, определить, сколько хлороводорода израсходовано в обеих реакциях, найти его остаток и вычислить массовую долю в конечном растворе.

**Уравнения реакций:**

$$\ce{Li3N + 4HCl -> 3LiCl + NH4Cl}$$

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

**Расчёты:**

1) Вычислим количество вещества нитрида лития:

$$n(\ce{Li3N}) = \frac{m(\ce{Li3N})}{M(\ce{Li3N})} = \frac{3{,}5}{35} = 0{,}1 	ext{ моль}$$

2) Вычислим количество вещества карбоната кальция:

$$n(\ce{CaCO3}) = \frac{m(\ce{CaCO3})}{M(\ce{CaCO3})} = \frac{20}{100} = 0{,}2 	ext{ моль}$$

3) Найдём массу и количество вещества хлороводорода в исходном растворе:

$$m(\ce{HCl}) = m_{	ext{р-ра}} \cdot \omega(\ce{HCl}) = 365 \cdot 0{,}1 = 36{,}5 	ext{ г}$$

$$n(\ce{HCl}) = \frac{m(\ce{HCl})}{M(\ce{HCl})} = \frac{36{,}5}{36{,}5} = 1 	ext{ моль}$$

4) Определим количество хлороводорода, израсходованного в каждой реакции:

При взаимодействии с нитридом лития:
$$n_{	ext{расход 1}}(\ce{HCl}) = 4 \cdot n(\ce{Li3N}) = 4 \cdot 0{,}1 = 0{,}4 	ext{ моль}$$

При взаимодействии с карбонатом кальция:
$$n_{	ext{расход 2}}(\ce{HCl}) = 2 \cdot n(\ce{CaCO3}) = 2 \cdot 0{,}2 = 0{,}4 	ext{ моль}$$

5) Вычислим количество оставшегося хлороводорода:

$$n_{	ext{ост}}(\ce{HCl}) = n(\ce{HCl}) - n_{	ext{расход 1}}(\ce{HCl}) - n_{	ext{расход 2}}(\ce{HCl}) = 1 - 0{,}4 - 0{,}4 = 0{,}2 	ext{ моль}$$

Масса оставшегося хлороводорода:
$$m_{	ext{ост}}(\ce{HCl}) = n_{	ext{ост}}(\ce{HCl}) \cdot M(\ce{HCl}) = 0{,}2 \cdot 36{,}5 = 7{,}3 	ext{ г}$$

6) Найдём массу углекислого газа, выделившегося при реакции:

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

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

7) Вычислим массу конечного раствора:

$$m_{	ext{конечн}}(	ext{р-ра}) = m(\ce{Li3N}) + m(\ce{CaCO3}) + m_{	ext{р-ра}}(\ce{HCl}) - m(\ce{CO2})$$

$$m_{	ext{конечн}}(	ext{р-ра}) = 3{,}5 + 20 + 365 - 8{,}8 = 379{,}7 	ext{ г}$$

8) Определим массовую долю хлороводорода в конечном растворе:

$$\omega(\ce{HCl}) = \frac{m_{	ext{ост}}(\ce{HCl})}{m_{	ext{конечн}}(	ext{р-ра})} = \frac{7{,}3}{379{,}7} = 0{,}0192 \approx 1{,}9\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии