Чтобы решить задачу, нужно разобраться с химическими реакциями, которые происходят при взаимодействии карбоната кальция с соляной кислотой, а затем провести необходимые вычисления. Давайте начнем.
Шаг 1: Определение реакций
Карбонат кальция с соляной кислотой реагирует следующим образом:
[
\text{CaCO}_3 (s) + 2 \text{HCl} (aq) \rightarrow \text{CaCl}_2 (aq) + \text{H}_2\text{O} (l) + \text{CO}_2 (g)
]
Из этого уравнения видно, что на 1 моль карбоната кальция (CaCO₃) образуется 1 моль углекислого газа (CO₂).
Шаг 2: Объем газа
Из условия задачи известно, что выделилось 11,2 л газа (углекислого газа) при нормальных условиях (н. у.). Один моль газа занимает 22,4 л, следовательно, мы можем определить, сколько моль CO₂ выделилось:
[
n_{\text{CO}_2} = \frac{V}{V_m} = \frac{11,2 , \text{л}}{22,4 , \text{л/моль}} = 0,5 , \text{моль}
]
Шаг 3: Определение количества карбоната кальция
Согласно стехиометрии реакции, на 1 моль CaCO₃ выделяется 1 моль CO₂. Таким образом, количество карбоната кальция, который реагировал с соляной кислотой, равно 0,5 моль.
Шаг 4: Масса карбоната кальция
Теперь найдем массу CaCO₃. Молярная масса карбоната кальция (CaCO₃) равна:
- Ca: 40,08 г/моль
- C: 12,01 г/моль
- O₃: 3 × 16,00 г/моль = 48,00 г/моль
Итого:
[
\text{Мм(CaCO}_3) = 40,08 + 12,01 + 48,00 = 100,09 , \text{г/моль}
]
Теперь, зная количество моль, можем найти массу:
[
m_{\text{CaCO}3} = n{\text{CaCO}3} \times M{\text{CaCO}_3} = 0,5 , \text{моль} \times 100,09 , \text{г/моль} = 50,045 , \text{г}
]
Шаг 5: Находим массу хлорида кальция
Согласно условию, общая масса смеси (карбоната и хлорида кальция) равна 161 г. Нам известна масса только карбоната кальция, значит массу хлорида кальция можно найти так:
[
m_{\text{CaCl}2} = m{\text{смеси}} - m_{\text{CaCO}_3} = 161 , \text{г} - 50,045 , \text{г} = 110,955 , \text{г}
]
Шаг 6: Находим массовую долю карбоната кальция
Теперь мы можем найти массовую долю карбоната кальция в смеси:
[
\text{Массовая доля (в процентях)} = \left( \frac{m_{\text{CaCO}3}}{m{\text{смеси}}} \right) \times 100% = \left( \frac{50,045}{161} \right) \times 100% \approx 31,1%
]
Ответ
Таким образом, массовая доля карбоната кальция в исходной смеси составляет примерно 31,1%.
