Для решения данной задачи необходимо использовать законы химии, а именно реакцию между соляной кислотой (HCl) и карбонатом кальция (CaCO₃), который содержится в мраморе.
Шаг 1: Найти количество действующего вещества соляной кислоты
Определение массы активного вещества в соляной кислоте:
- У нас есть 730 г 20%-ной соляной кислоты. Это означает, что в 730 г раствора HCl содержится 20% HCl по массе.
- Масса HCl = 20% от 730 г = 0.20 × 730 г = 146 г.
Молярная масса HCl:
- Молярная масса H (водорода) = 1 г/моль.
- Молярная масса Cl (хлора) = 35.5 г/моль.
- Следовательно, молярная масса HCl = 1 + 35.5 = 36.5 г/моль.
Количество вещества HCl:
- ( n(HCl) = \frac{m}{M} = \frac{146 , \text{г}}{36.5 , \text{г/моль}} \approx 4 , \text{моль} ).
Шаг 2: Определить необходимое количество карбоната кальция
Реакция между соляной кислотой и карбонатом кальция описывается следующим уравнением:
[
2 , HCl + CaCO_3 \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2
]
Согласно уравнению, 2 моля HCl реагируют с 1 молью CaCO₃. Это означает, что на 4 моль HCl потребуется 2 моль CaCO₃:
[
\text{нужное количество моль CaCO}_3 = \frac{n(HCl)}{2} = \frac{4 , \text{моль}}{2} = 2 , \text{моль}
]
Шаг 3: Найти массу карбоната кальция (CaCO₃)
Молярная масса CaCO₃:
- Молярная масса Ca (кальция) = 40 г/моль.
- Молярная масса C (углерода) = 12 г/моль.
- Молярная масса O (кислорода) = 16 г/моль (в 3-х атомах).
- Следовательно, молярная масса CaCO₃ = 40 + 12 + (16 × 3) = 100 г/моль.
Масса CaCO₃:
- Масса CaCO₃ = ( n \times M = 2 , \text{моль} \times 100 , \text{г/моль} = 200 , \text{г} ).
Шаг 4: Определить объем углекислого газа (CO₂)
Согласно уравнению реакции, на 1 моль CaCO₃ образуется 1 моль CO₂. То есть, 2 моль CaCO₃ будет производить 2 моля CO₂.
- Объем при нормальных условиях (н. у.):
- 1 моль газа при нормальных условиях занимает 22.4 л.
- Объем CO₂ = ( 2 , \text{моль} \times 22.4 , \text{л/моль} = 44.8 , \text{л} ).
Ответ
- Объем углекислого газа (н. у.), который образуется: 44.8 л.
- Количество вещества карбоната кальция, необходимое для реакции: 200 г.
Таким образом, если вам нужно больше информации об этой реакции или самих веществах, дайте знать!
