Для того чтобы вычислить объем углекислого газа (CO₂), образующегося при взаимодействии мрамора (CaCO₃) и соляной кислоты (HCl), начнем с уравнения реакции:
\[ \text{CaCO}_3 + 2 \text{HCl} \rightarrow \text{CaCl}_2 + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2 \uparrow \]
Шаг 1: Рассчитаем массу HCl в растворе
Дано, что масса соляной кислоты составляет 400 г, а массовая доля HCl равна 21%.
Для начала найдем массу HCl в растворе:
\[ \text{Масса HCl} = \text{Масса раствора} \times \text{Массовая доля HCl} = 400 \, \text{г} \times 0.21 = 84 \, \text{г} \]
Шаг 2: Находим количество молей HCl
Теперь рассчитаем количество молей HCl, используя его молярную массу. Молярная масса HCl ≈ 36,5 г/моль.
\[ n(\text{HCl}) = \frac{\text{Масса HCl}}{\text{Молярная масса HCl}} = \frac{84 \, \text{г}}{36.5 \, \text{г/моль}} \approx 2.30 \, \text{моль} \]
Шаг 3: Определяем количество молей CO₂, образующегося в реакции
По уравнению реакции видно, что из 2 моль HCl образуется 1 моль CO₂. Таким образом, количество молей CO₂ будет:
\[ n(\text{CO}_2) = \frac{n(\text{HCl})}{2} = \frac{2.30}{2} \approx 1.15 \, \text{моль} \]
Шаг 4: Рассчитываем объем углекислого газа при нормальных условиях
При нормальных условиях (н.у.) 1 моль газа занимает объем 22.4 л. Поэтому объем CO₂ можно вычислить следующим образом:
\[ V(\text{CO}_2) = n(\text{CO}_2) \times 22.4 \, \text{л/моль} = 1.15 \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{л/моль} \approx 25.76 \, \text{л} \]
Заключение
Таким образом, объем углекислого газа, полученного при взаимодействии мрамора с 400 г соляной кислоты, равен примерно 26 литров.