Данная задача связана с химической реакцией между кальциевым карбонатом (CaCO₃) и хлоридам кальция (CaCl₂) с соляной кислотой (HCl). Нам нужно найти массовую долю карбоната кальция в исходной смеси.
Дано:
- Общая масса смеси: ( m_{смеси} = 161 \text{ г} )
- Объем выделившегося газа: ( V_{газ} = 11,2 \text{ л} ) (н. у.)
- Газ — это ( \text{CO}_2 ) (углекислый газ), выделяющийся при реакции карбоната с кислотой.
Шаг 1. Записать реакцию
Кальциевый карбонат реагирует с HCl:
[
\text{CaCO}_3 + 2 \text{HCl} \rightarrow \text{CaCl}_2 + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}
]
Хлорид кальция (CaCl₂) реагировать не нужно для выделения газа, он остаётся в растворе.
Шаг 2. Объем газа и количество вещества CO₂
Объем газа при н.у. — это 22,4 л на 1 моль газа.
[
n_{CO_2} = \frac{V_{газ}}{22,4} = \frac{11,2}{22,4} = 0,5 \text{ моль}
]
Значит, выделилось 0,5 моль CO₂, а это прямо пропорционально количеству карбоната, вступившего в реакцию.
Шаг 3. Связь между количеством моль CaCO₃ и CO₂
Из уравнения реакции видно, что 1 моль CaCO₃ выделяет 1 моль CO₂.
Значит,
[
n_{CaCO_3,\text{реактивный}} = 0,5 \text{ моль}
]
Шаг 4. Масса карбоната в смеси
Масса ( CaCO_3 ), входящего в реакцию, равна:
[
m_{CaCO_3} = n_{CaCO_3} \times M_{CaCO_3}
]
где
[
M_{CaCO_3} = 40 + 12 + 3 \times 16 = 100 \text{ г/моль}
]
Следовательно,
[
m_{CaCO_3} = 0,5 \times 100 = 50 \text{ г}
]
Шаг 5. Найти массовую долю карбоната кальция в смеси
Общая масса смеси — 161 г, из которых 50 г — карбонат.
Массовая доля:
[
\omega_{CaCO_3} = \frac{m_{CaCO_3}}{m_{смеси}} \times 100% = \frac{50}{161} \times 100% \approx 31,06%
]
Ответ:
Массовая доля карбоната кальция в исходной смеси составляет примерно 31,1%.
