На смесь карбоната и хлорида кальция подействовали избытком соляной кислоты. В результате выделилось 1,12 дм3 газа (н.у.), а масса образовавшегося раствора оказалась на 5,02 г…
На смесь карбоната и хлорида кальция подействовали избытком соляной кислоты. В результате выделилось 1,12 дм3 газа (н.у.), а масса образовавшегося раствора оказалась на 5,02 г больше массы прибавленной соляной кислоты. Определите массовую долю (%) хлорида кальция в исходной смеси солей.
Для решения задачи начнем с анализа химических реакций, происходящих при взаимодействии карбоната и хлорида кальция с соляной кислотой.
Шаг 1: Химические реакции
Реакция карбоната кальция (CaCO₃) с соляной кислотой (HCl): \[ \text{CaCO}_3 + 2 \text{HCl} \rightarrow \text{CaCl}_2 + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2 \uparrow \]
Реакция хлорида кальция (CaCl₂) с соляной кислотой не происходит, так как CaCl₂ уже является солью.
Итак, при воздействии избытка HCl реагирует только CaCO₃, и выделяется углекислый газ (CO₂).
Шаг 2: Объем выделившегося газа
Согласно условию, выделилось 1,12 дм³ CO₂. Для газа при нормальных условиях (н.у.) используется уравнение состояния: \[ 22,4 \, \text{л} \, \text{газа} \, = \, 1 \, \text{моль} \] Следовательно, количество молей CO₂ можно найти по формуле: \[ n = \frac{V}{22,4} \] где \( V \) — объем газа в литрах.
\[ n = \frac{1,12 \, \text{дм}^3}{22,4 \, \text{дм}^3/\text{моль}} \approx 0,05 \, \text{моля} \]
Шаг 3: Количество реагирующего карбоната кальция
Из уравнения реакции видно, что 1 моль CaCO₃ дает 1 моль CO₂. Поэтому: \[ n_{\text{CaCO}_3} = n_{\text{CO}_2} = 0,05 \, \text{моля} \]
Шаг 4: Масса карбоната кальция
Молярная масса карбоната кальция (CaCO₃) составляет: \[ \text{M}_{\text{CaCO}_3} = 40 + 12 + 3 \times 16 = 100 \, \text{г/моль} \]
Следовательно, масса карбоната кальция: \[ m_{\text{CaCO}_3} = n_{\text{CaCO}_3} \cdot \text{M}_{\text{CaCO}_3} = 0,05 \, \text{моля} \cdot 100 \, \text{г/моль} = 5 \, \text{г} \]
Шаг 5: Изменение массы раствора
Дано, что масса образовавшегося раствора оказалась на 5,02 г больше массы добавленной соляной кислоты. Обозначим массу добавленной HCl как \( m_{\text{HCl}} \). В итоге получаем: \[ m_{\text{Раствор}} = m_{\text{HCl}} + 5,02 \, \text{г} + m_{\text{CaCO}_3} \]
Так как в процессе реакции образуется CaCl₂, который не добавляет массу HCl, можно предположить, что масса раствора равна массе добавленной HCl плюс образовавшийся CaCl₂ и образовавшаяся вода, то есть: \[ m_{\text{Раствор}} = m_{\text{HCl}} + 5 \, \text{г} \]
Шаг 6: Масса хлорида кальция
Молярная масса хлорида кальция (CaCl₂): \[ \text{M}_{\text{CaCl}_2} = 40 + 2 \times 35,5 = 111 \, \text{г/моль} \]
При реакции 0,05 моль CaCO₃ образуется 0,05 моль CaCl₂. Найдем его массу: \[ m_{\text{CaCl}_2} = 0,05 \, \text{моля} \cdot 111 \, \text{г/моль} = 5,55 \, \text{г} \]
Шаг 7: Находим массовую долю хлорида кальция в смеси
Теперь выразим общую массу исходной смеси солей (carbonat и chloride): \[ m_{\text{смеси}} = m_{\text{CaCO}_3} + m_{\text{CaCl}_2 = 5 \, \text{г} + x \, \text{г}} \] где \( x \) — это масса карбоната кальция в начальной смеси.
Массовая доля хлорида кальция: \[ \text{Mass fraction} (\%) = \frac{m_{\text{CaCl}_2}}{m_{\text{CaCO}_3} + m_{\text{CaCl}_2}} \times 100\% \]
Шаг 8: Итоговые расчеты
Подставим все данные и найдем массовую долю хлорида кальция.
\[ \text{Mass fraction} (\%) = \frac{5,55}{5 + 5,55} \times 100\% \approx \frac{5,55}{10,55} \times 100\% \approx 52,7\% \]
Ответ: Массовая доля хлорида кальция в исходной смеси солей составляет примерно 52,7%.
