Найдите объем выделившегося газообразного продукта, полученного взаимодействием 50 мг мрамора, содержащего 20% примесей, с азотной кислотой.Какая масса 15% раствора азотной…
Найдите объем выделившегося газообразного продукта, полученного взаимодействием 50 мг мрамора, содержащего 20% примесей, с азотной кислотой.Какая масса 15% раствора азотной кислоты потребовалась для реакции?
Чтобы решить задачу, давайте сначала определим основные моменты, связанные с реакцией мрамора (карбонатом кальция, CaCO₃) с азотной кислотой (HNO₃).
Определение чистого мрамора: У нас есть 50 мг мрамора, содержащего 20% примесей. Это означает, что: \[ \text{Масса чистого мрамора} = 50 \, \text{мг} \times (1 - 0.20) = 50 \, \text{мг} \times 0.80 = 40 \, \text{мг} \]
Стехиометрия реакции: Реакция мрамора с азотной кислотой выглядит следующим образом: \[ \text{CaCO}_3 + 2\text{HNO}_3 \rightarrow \text{Ca(NO}_3\text{)}_2 + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \] Из уравнения видно, что 1 моль кальцита (CaCO₃) реагирует с 2 молями азотной кислоты (HNO₃) и образует 1 моль углекислого газа (CO₂).
Молярная масса мрамора: Молярная масса CaCO₃ составляет примерно 100 г/моль. Теперь преобразуем массу чистого мрамора в моли: \[ \text{Моли CaCO}_3 = \frac{40 \, \text{мг}}{100 \, \text{г/моль}} = \frac{40 \times 10^{-3} \, \text{г}}{100 \, \text{г/моль}} = 4 \times 10^{-4} \, \text{моль} \]
Объем углекислого газа (CO₂): В соответствии с уравнением реакции 1 моль CaCO₃ образует 1 моль CO₂. Используя закон Бойля-Мариотта, при стандартных условиях 1 моль газа занимает примерно 22.4 литра. Поэтому объем углекислого газа, который образуется из 4 × 10⁻⁴ моль, будет: \[ V_{CO_2} = 4 \times 10^{-4} \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{л/моль} = 0.00896 \, \text{л} = 8.96 \, \text{мл} \]
Расчет массы азотной кислоты: По уравнению реакции нам нужно 2 моль HNO₃ на 1 моль CaCO₃. Для 4 × 10⁻⁴ моль CaCO₃ потребуется: \[ \text{Моли HNO}_3 = 2 \times 4 \times 10^{-4} \, \text{моль} = 8 \times 10^{-4} \, \text{моль} \]
Молярная масса 15% раствора HNO₃ примерно равна 0.15 × 63.01 г/моль (молярная масса HNO₃). Окончательная масса HNO₃ для 8 × 10⁻⁴ моль составит: \[ \text{Масса HNO}_3 = 8 \times 10^{-4} \, \text{моль} \times 63.01 \, \text{г/моль} = 0.05048 \, \text{г} \]
Теперь, чтобы найти массу 15% раствора: \[ \text{Масса раствора} = \frac{0.05048 \, \text{г}}{0.15} \approx 0.3365 \, \text{г} \approx 336.5 \, \text{мг} \]
Таким образом, объем выделившегося газообразного продукта составляет примерно 8.96 мл, а масса 15% раствора азотной кислоты, необходимая для реакции, составляет примерно 336.5 мг.
