Рассчитайте объём (п. у.) углекислого газа, который выделится при действии избытка карбоната магния на 97,33 г 15 % раствора соляной кислоты. В ответе запишите уравнение реакции,…

Чтобы решить задачу, давайте последовательно пройдём через все этапы, начиная с написания уравнения реакции и заканчивая расчетом объема углекислого газа.

Шаг 1: Написание уравнения реакции

Карбонат магния (\(MgCO_3\)) реагирует с соляной кислотой (\(HCl\)) по следующему уравнению:

\[ MgCO_3 + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2O + CO_2 \uparrow \]

Из уравнения видно, что 1 моль карбоната магния реагирует с 2 молями соляной кислоты, в результате чего образуется 1 моль углекислого газа (\(CO_2\)).

Шаг 2: Определение массы HCl в растворе

У нас есть 97,33 г 15% раствора соляной кислоты. Это означает, что в 100 г раствора содержится 15 г \(HCl\).

Для 97,33 г раствора количество \(HCl\) можно вычислить следующим образом:

\[ m_{HCl} = \frac{15 \, \text{г}}{100 \, \text{г}} \times 97,33 \, \text{г} = 14,5995 \, \text{г} \approx 14,60 \, \text{г} \]

Шаг 3: Расчет количества молей HCl

Теперь найдём количество молей соляной кислоты, используя её молекулярную массу. Молярная масса \(HCl\) примерно равна 36,46 г/моль.

\[ n_{HCl} = \frac{m_{HCl}}{M_{HCl}} = \frac{14,60 \, \text{г}}{36,46 \, \text{г/моль}} \approx 0,400 \, \text{моль} \]

Шаг 4: Определение количества молей MgCO3, которое может реагировать

Согласно уравнению реакции, одна моль \(MgCO_3\) реагирует с двумя моль \(HCl\). Значит, максимальное количество молей \(MgCO_3\), которое может реагировать, будет равно:

\[ n_{MgCO_3} = \frac{n_{HCl}}{2} = \frac{0,400 \, \text{моль}}{2} = 0,200 \, \text{моль} \]

Шаг 5: Объем \(CO_2\), который выделится

По уравнению реакции 1 моль \(MgCO_3\) выделяет 1 моль \(CO_2\). Значит, количество выделившегося углекислого газа будет равно:

\[ n_{CO_2} = n_{MgCO_3} = 0,200 \, \text{моль} \]

Теперь рассчитаем объем \(CO_2\) при стандартных условиях. При нормальных условиях (0 °C и 1 атм) 1 моль газа занимает объём 22,4 л.

\[ V_{CO_2} = n_{CO_2} \times 22,4 \, \text{л/моль} = 0,200 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{л/моль} = 4,48 \, \text{л} \]

Ответ

Таким образом, объем углекислого газа, который выделится при реакции, составляет 4,48 литра.

В итоге уравнение реакции и расчеты заканчивают решение задачи. Выводя конечный ответ, мы можем записать:

• Уравнение реакции: \[ MgCO_3 + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2O + CO_2 \uparrow \]
• Объем выделившегося углекислого газа: 4,48 л.