Смесь карбоната и хлорида кальция общей массой 161 г обработали избытком соляной кислоты, в результате чего выделилось 11, 2 л газа (н. у.). Найди массовую долю карбоната кальция…

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%.