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.
