) К карбиду кальция массой 9,6 г прилили 36,1 мл 16%-ного раствора азотной кислоты (плотность 1,09 г/мл). Какой объем 10%-ного раствора соляной кислоты (плотность 1,05 г/мл)…

Чтобы решить эту задачу, нам нужно провести несколько шагов: определить количество вещества карбида кальция, вычислить количество выделившегося газа и реакцию с азотной кислотой, а затем найти необходимый объем соляной кислоты для нейтрализации.

Шаг 1: Определение количества вещества карбида кальция

Молярная масса карбида кальция (CaC₂) составит:

• Молярная масса кальция (Ca): 40 г/моль
• Молярная масса углерода (C): 12 г/моль

Итак, молярная масса CaC₂ = 40 + (2*12) = 64 г/моль.

Теперь найдем количество вещества карбида кальция: \[ n_{\text{CaC2}} = \frac{m}{M} = \frac{9.6 \, \text{г}}{64 \, \text{г/моль}} \approx 0.15 \, \text{моль} \]

Шаг 2: Реакция карбида кальция с азотной кислотой

Карбид кальция реагирует с азотной кислотой, образуя ацетилен (C₂H₂) и кальциевую соль. Реакция: \[ \text{CaC}_2 + 2 \text{HNO}_3 \rightarrow \text{Ca(NO}_3)_2 + \text{C}_2\text{H}_2 + \text{H}_2\text{O} \] Соотношение показывает, что на 1 моль карбида требуется 2 моли азотной кислоты.

Шаг 3: Определение массы азотной кислоты в растворе

Объем 16%-ного раствора (36,1 мл) можно перевести в массу: \[ \text{масса раствора} = 36.1 \, \text{мл} \times 1.09 \, \text{г/мл} \approx 39.3 \, \text{г} \] Масса азотной кислоты в растворе: \[ m_{\text{HNO}_3} = 39.3 \, \text{г} \times 0.16 = 6.288 \, \text{г} \] Молярная масса азотной кислоты (HNO₃) равна 63 г/моль.

Количество вещества азотной кислоты: \[ n_{\text{HNO}_3} = \frac{6.288 \, \text{г}}{63 \, \text{г/моль}} \approx 0.1 \, \text{моль} \]

Шаг 4: Реакция с соляной кислотой

Согласно стехиометрии, для нейтрализации используемой азотной кислоты нам необходима эквивалентная реакция с соляной кислотой (HCl). Для нейтрализации: \[ \text{HCl} + \text{HNO}_3 = \text{No Reaction (simple neutralization for amount)} \]

Для нейтрализации всей кислоты нужно 0.1 моль HCl!

Шаг 5: Определение необходимого объема 10%-ного раствора HCl

Сначала найдем массу 10%-ного раствора HCl:

• Плотность 10%-ного раствора HCl = 1.05 г/мл
• Масса HCl в 10%-ном растворе (масса HCl = 10% от массы раствора).

Масса одного моля HCl = 36.5 г/моль. Следовательно, чтобы получить 0.1 моль: \[ m_{\text{HCl}} = 0.1 \times 36.5 \approx 3.65 \, \text{г} \] Для нахождения общего объема раствора, нужны 10%: \[ mass_{\text{solution}} = \frac{mass_{\text{HCl}}}{0.1} = \frac{3.65}{0.1} = 36.5 \, \text{г} \]

Теперь определим объем: \[ V = \frac{mass_{\text{solution}}}{density} = \frac{36.5\, \text{г}}{1.05\, \text{г/мл}} \approx 34.76\, \text{мл} \]

Ответ

Необходимый объем 10%-ного раствора соляной кислоты для нейтрализации полученной реакционной смеси составляет примерно 34.8 мл.