Для решения задачи начнем с определения реакции между хлористоводородной кислотой (соляной кислотой) и карбонатом кальция. Уравнение реакции будет выглядеть следующим образом:
[ \text{CaCO}_3 (s) + 2 \text{HCl} (aq) \rightarrow \text{CaCl}_2 (aq) + \text{CO}_2 (g) + \text{H}_2\text{O} (l) ]
Согласно этому уравнению, один моль карбоната кальция реагирует с двумя молями соляной кислоты с образованием одного моля углекислого газа.
Теперь давайте используем данную информацию для вычисления массовой доли соляной кислоты в растворе. Исходя из условия задачи, выделилось 0,9 л углекислого газа при нормальных условиях (н.у.).
1 моль газа при н.у. занимает 22,4 л. Значит, количество молей углекислого газа, выделившегося в реакции, можно вычислить следующим образом:
[
n = \frac{V}{V_m} = \frac{0,9 , \text{л}}{22,4 , \text{л/моль}} \approx 0,04018 , \text{моль}
]
Поскольку на каждый моль углекислого газа требуется 2 моля соляной кислоты, количество молей соляной кислоты равно:
[
n_{\text{HCl}} = 2 \times n_{\text{CO}_2} \approx 2 \times 0,04018 \approx 0,08036 , \text{моль}
]
Теперь вычислим массу соляной кислоты. Молярная масса соляной кислоты (HCl) составляет примерно 36,46 г/моль. Тогда масса соляной кислоты в растворе будет:
[
m_{\text{HCl}} = n_{\text{HCl}} \times M_{\text{HCl}} \approx 0,08036 , \text{моль} \times 36,46 , \text{г/моль} \approx 2,93 , \text{г}
]
Теперь нужно найти массовую долю соляной кислоты в растворе. Начальный объем раствора – 73 г. Массовая доля соляной кислоты вычисляется по формуле:
[
\text{массовая доля} = \frac{m_{\text{HCl}}}{m_{\text{раствор}}} \times 100%
]
Подставляя значения:
[
\text{массовая доля} = \frac{2,93 , \text{г}}{73 , \text{г}} \times 100% \approx 4,01%
]
Итак, массовая доля исходного раствора соляной кислоты составляет примерно 4,01%.
