Достаточно ли 50 мл 10%-ной соляной кислоты для растворения кусочка мела (карбонат кальция) массой 5 г?
Чтобы понять, хватит ли 50 мл 10%-ной соляной кислоты для растворения 5 г мела (карбоната кальция, CaCO₃), нам нужно рассмотреть химическую реакцию, которая происходит при взаимодействии этих веществ.
Шаг 1: Запишем уравнение реакции
При взаимодействии соляной кислоты (HCl) с карбонатом кальция (CaCO₃) происходит следующая реакция:
\[ \text{CaCO}_3 + 2 \text{HCl} \rightarrow \text{CaCl}_2 + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2 \uparrow \]
Эта реакция говорит о том, что для растворения одного молекулы карбоната кальция требуется две молекулы соляной кислоты.
Шаг 2: Рассчитаем количество молей карбоната кальция
Сначала найдем количество молей карбоната кальция в 5 граммах.
Молярная масса карбоната кальция (CaCO₃):
- Ca (Кальций) = 40 г/моль
- C (Углерод) = 12 г/моль
- O (Кислород) = 16 г/моль × 3 = 48 г/моль
Общая молярная масса: \[ 40 + 12 + 48 = 100 \text{ г/моль} \]
Теперь рассчитываем количество молей CaCO₃ в 5 г:
\[ n = \frac{m}{M} = \frac{5 \text{ г}}{100 \text{ г/моль}} = 0.05 \text{ моль} \]
Шаг 3: Рассчитаем количество необходимой соляной кислоты
По уравнению реакции, для 1 моля CaCO₃ необходимо 2 моль HCl. Поэтому для 0.05 моль CaCO₃ нужно:
\[ 0.05 \text{ моль CaCO}_3 \times 2 = 0.1 \text{ моль HCl} \]
Шаг 4: Определим концентрацию и объем HCl
Теперь нам нужно узнать, сколько HCl содержится в 50 мл 10%-ной соляной кислоты.
10%-ный раствор HCl означает, что в 100 г раствора содержится 10 г HCl. Плотность раствора HCl обычно около 1.01 г/мл, следовательно, 100 мл такого раствора будет весить примерно 101 г.
Теперь найдем массу HCl в 50 мл раствора:
\[ \text{Масса раствора} = 50 \text{ мл} \times 1.01 \text{ г/мл} \approx 50.5 \text{ г} \]
Теперь находим массу HCl в этом объеме:
\[ \text{Масса HCl} = 10\% \text{ от } 50.5 \text{ г} = 0.1 \times 50.5 = 5.05 \text{ г} \]
Теперь найдем количество молей HCl:
Молярная масса HCl (1 г/моль + 35.5 г/моль = 36.5 г/моль):
\[ n = \frac{m}{M} = \frac{5.05 \text{ г}}{36.5 \text{ г/моль}} \approx 0.138 \text{ моль} \]
Шаг 5: Сравним количество HCl с требуемым
Теперь сравним количество HCl, которое мы имеем (0.138 моль), с количеством, которое нужно для реакции (0.1 моль):
- У нас есть 0.138 моль HCl.
- Нам нужно 0.1 моль HCl.
Шаг 6: Вывод
Учитывая, что у нас хватит 0.138 моль HCl для реакции с только 0.1 моль CaCO₃, мы можем сделать вывод, что 50 мл 10%-ной соляной кислоты вполне достаточно для растворения 5 г мела (карбоната кальция).
