навеска металлического кальция растворена в 10 мл раствора HCI с массовой долей 4,4% (р=1,02 г/см3). сколько водорода при давлении 90,2 кпа и температуре 300к выделилось? какова…
Навеска металлического кальция растворена в 10 мл раствора HCI с массовой долей 4,4% (р=1,02 г/см3). сколько водорода при давлении 90,2 кпа и температуре 300к выделилось? какова молярная концентрация полученного раствора соли, если после реакции его объем доведен до 200 мл?
Для решения данной задачи сначала найдем количество вещества HCl в растворе.
Определим массу HCl в 10 мл раствора: Масса раствора \( m \) рассчитывается по формуле: \[ m = V \cdot \rho, \] где \( V = 10 \, \text{мл} = 10 \, \text{см}^3 \) и \( \rho = 1.02 \, \text{г/см}^3 \).
\[ m = 10 \, \text{см}^3 \cdot 1.02 \, \text{г/см}^3 = 10.2 \, \text{г}. \]
Теперь вычислим массу HCl в растворе: Массовая доля HCl равно 4.4%, следовательно: \[ m_{HCl} = m \cdot \frac{w}{100} = 10.2 \, \text{г} \cdot \frac{4.4}{100} = 0.4488 \, \text{г}. \]
Переведем массу HCl в количество вещества: Молярная масса HCl составляет примерно 36.46 г/моль. Следовательно: \[ n_{HCl} = \frac{m_{HCl}}{M_{HCl}} = \frac{0.4488 \, \text{г}}{36.46 \, \text{г/моль}} \approx 0.0123 \, \text{моль}. \]
Уравнение реакции с кальцием: Реакция между кальцием и HCl выглядит так: \[ Ca + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2. \] Из уравнения видно, что 1 моль Ca реагирует с 2 моль HCl, выделяя 1 моль H2.
То есть 0.0123 моль HCl выделит: \[ n_{H_2} = \frac{0.0123}{2} = 0.00615 \, \text{моль}. \]
Теперь рассчитает объем водорода, используя уравнение состояния газа: \[ PV = nRT, \] где:
- \( P = 90.2 \, \text{кПа} = 90.2 \times 10^3 \, \text{Па} \),
- \( R = 8.314 \, \text{Дж/(моль·К)} \),
- \( T = 300 \, \text{K} \).
Найдем объем: \[ V = \frac{nRT}{P} = \frac{0.00615 \, \text{моль} \cdot 8.314 \, \text{Дж/(моль·К)} \cdot 300 \, \text{K}}{90.2 \times 10^3 \, \text{Па}}. \] \[ V \approx \frac{1530.0945 \, \text{Дж}}{90.2 \times 10^3 \, \text{Па}} \approx 0.01696 \, \text{м}^3 = 16.96 \, \text{л}. \]
Теперь определяем молярную концентрацию полученного раствора соли: В результате реакции получается 0.0123 моль CaCl2. После реакции объем раствора увеличивают до 200 мл (0.2 л): \[ C = \frac{n_{CaCl2}}{V} = \frac{0.0123 \, \text{моль}}{0.2 \, \text{л}} = 0.0615 \, \text{моль/л}. \]
Таким образом, объем выделившегося водорода составляет примерно 16.96 л, а молярная концентрация полученного раствора соли CaCl2 составляет 0.0615 моль/л.
