Для решения задачи будем использовать уравнение реакции между соляной кислотой (HCl) и мрамором, который в основном состоит из карбоната кальция (CaCO₃). Реакция выглядит следующим образом:
[ \text{CaCO}_3 (s) + 2 \text{HCl} (aq) \rightarrow \text{CaCl}_2 (aq) + \text{CO}_2 (g) + \text{H}_2O (l) ]
На основании этого уравнения мы видим, что 1 моль карбоната кальция реагирует с 2 молями соляной кислоты, образуя 1 моль углекислого газа (CO₂).
Шаг 1: Найдем количество вещества (моль) мрамора (CaCO₃)
Для этого нам нужна молярная масса CaCO₃. Она рассчитывается так:
- Молярная масса Ca (кальций) = 40 г/моль
- Молярная масса C (углерод) = 12 г/моль
- Молярная масса O (кислород) = 16 г/моль (в 3-х атомах — 48 г)
Ставим вместе:
[
\text{M(CaCO}_3) = 40 + 12 + 48 = 100 \text{ г/моль}
]
Теперь, используя массу мрамора (20 г), найдём количество вещества:
[
n = \frac{m}{M} = \frac{20 \text{ г}}{100 \text{ г/моль}} = 0.2 \text{ моль}
]
Шаг 2: Определим, сколько углекислого газа выделится
Согласно уравнению реакции, на 1 моль CaCO₃ выделяется 1 моль CO₂. Значит, при реакции 0.2 моль CaCO₃ выделится 0.2 моль CO₂.
Шаг 3: Переведем моли углекислого газа в объем при нормальных условиях
При нормальных условиях (н. у.), 1 моль газа занимает объем примерно 22.4 литра. Таким образом, объем углекислого газа можно рассчитать так:
[
V = n \cdot V_m = 0.2 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 4.48 \text{ л}
]
Ответ
Объем углекислого газа, который выделится при реагировании 20 г мрамора с соляной кислотой при нормальных условиях, составит 4.48 л.
