Для решения задачи начнем с анализа имеющейся информации и шаг за шагом определим необходимые параметры.
Шаг 1: Определение количества карбоната кальция
Из условия задачи известно, что мрамор массой 421,05 г содержит 95% чистого карбоната кальция (CaCO₃). Расчитаем массу карбоната кальция:
[
\text{Масса } CaCO₃ = 421,05 , \text{г} \times 0,95 = 399,9975 , \text{г}
]
Шаг 2: Рассчитаем количество вещества карбоната кальция
Чтобы определить количество вещества карбоната кальция, используем его молярную массу. Молярная масса CaCO₃ составляет примерно:
- Ca: 40,08 г/моль
- C: 12,01 г/моль
- O₃: 3 × 16,00 г/моль = 48,00 г/моль
Суммарно:
[
M_{CaCO₃} = 40,08 + 12,01 + 48,00 \approx 100,09 , \text{г/моль}
]
Теперь можем вычислить количество вещества карбоната кальция (n):
[
n_{CaCO₃} = \frac{m_{CaCO₃}}{M_{CaCO₃}} = \frac{399,9975 , \text{г}}{100,09 , \text{г/моль}} \approx 3,996 , \text{моль}
]
Шаг 3: Реакция с соляной кислотой
Карбонат кальция вступает в реакцию с соляной кислотой (HCl) с образованием углекислого газа (CO₂), воды (H₂O) и хлорида кальция (CaCl₂):
[
CaCO₃ + 2HCl \rightarrow CaCl₂ + H₂O + CO₂ \uparrow
]
Из уравнения можно увидеть, что на 1 моль карбоната кальция необходимо 2 моль соляной кислоты.
Следовательно, количество вещества HCl можно рассчитать по количеству CaCO₃:
[
n_{HCl} = 2 \cdot n_{CaCO₃} = 2 \cdot 3,996 \approx 7,992 , \text{моль}
]
Шаг 4: Масса соляной кислоты
Теперь, зная количество вещества HCl, можем определить массу соляной кислоты. Молярная масса HCl составляет примерно 36,46 г/моль:
[
m_{HCl} = n_{HCl} \cdot M_{HCl} = 7,992 , \text{моль} \cdot 36,46 , \text{г/моль} \approx 291,25 , \text{г}
]
Шаг 5: Определение концентрации соляной кислоты
Теперь у нас есть необходимость найти концентрацию в растворе. Для этого нам необходимо знать общий объем раствора, но эта информация из условия не представлена. Однако решение может быть выполнено на основе массы.
Используется информация о том, что масса использованной соляной кислоты составила 1460 г.
Концентрация (C) вещества в растворе может быть представлена как:
[
C = \frac{m}{V}
]
Но для вычисления концентрации нам нужна масса чистого HCl, а не всего раствора.
Концентрация по отношению к используемой массе:
[
C = \frac{\text{масса } HCl}{\text{масса раствора}}
]
Теперь соберем все данные:
- Масса водного раствора соляной кислоты (1460 г)
- Масса чистого HCl (291,25 г)
Используя и сравнивая, получаем концентрацию:
[
C = \frac{291,25 , \text{г}}{1460 , \text{г}} \times 100% \approx 19,93%
]
Итоговый ответ
Концентрация соляной кислоты составляет примерно 19,93%.
