Давайте разберем задачу по шагам.
Шаг 1: Уравнение реакции
Когда известняк (CaCO₃, карбонат кальция) реагирует с соляной кислотой (HCl), образуется хлорид кальция (CaCl₂), углекислый газ (CO₂) и вода (H₂O). Уравнение реакции выглядит следующим образом:
[
\text{CaCO}_3 + 2\text{HCl} \rightarrow \text{CaCl}_2 + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}
]
Шаг 2: Вычисление массы HCl в растворе
В задаче сказано, что у нас есть 400 грамм раствора с массовой долей HCl 35%. Чтобы найти массу HCl в растворе, используем следующую формулу:
[
\text{масса HCl} = \text{масса раствора} \times \frac{\text{массовая доля HCl}}{100}
]
Подставим значения:
[
\text{масса HCl} = 400 , \text{г} \times \frac{35}{100} = 140 , \text{г}
]
Шаг 3: Вычисление количества вещества HCl
Чтобы перейти к молям, воспользуемся молярной массой HCl (которую можно найти в таблице Менделеева):
- Молярная масса H = 1 г/моль
- Молярная масса Cl = 35.5 г/моль
Следовательно, молярная масса HCl = 1 + 35.5 = 36.5 г/моль.
Теперь можем найти количество вещества HCl:
[
n(\text{HCl}) = \frac{\text{масса HCl}}{\text{молярная масса HCl}} = \frac{140 , \text{г}}{36.5 , \text{г/моль}} \approx 3.84 , \text{моль}
]
Шаг 4: Находим количество кислорода углерода (IV)
Согласно уравнению реакции, один моль HCl реагирует с одним моль CaCO₃ для образования одного моля CO₂. Однако, на каждое два моля HCl (как показано в уравнении) реагирует один моль CaCO₃:
[
n(\text{CO}_2) = \frac{n(\text{HCl})}{2} = \frac{3.84}{2} \approx 1.92 , \text{моль}
]
Шаг 5: Рассчитаем объем CO₂
Для определения объема выделившегося CO₂ находим его по формуле состояния газа:
[
V = n \cdot V_m
]
При стандартных условиях (0 °C, 1 атм) объем одного моля газа равен 22.4 л. Тогда:
[
V(\text{CO}_2) = n(\text{CO}_2) \times V_m = 1.92 , \text{моль} \times 22.4 , \text{л/моль} \approx 43.00 , \text{л}
]
Ответ
В результате эксперимента в объеме выделилось примерно 43.00 литра углекислого газа (CO₂).
