На растворение природного известняка был затрачен раствор, содержащий 91,25 грамма хлороводорода. При этом осталось 25 грамм не растворившегося в кислоте осадка. Рассчитайте…
На растворение природного известняка был затрачен раствор, содержащий 91,25 грамма хлороводорода. При этом осталось 25 грамм не растворившегося в кислоте осадка. Рассчитайте массовую долю (в %) нерастворимых в кислоте примесей в указанном образце известняка. В ответ запишите число с точностью до сотых, отделяя целую часть запятой.
Давайте решим эту задачу пошагово.
Дано:
- Масса раствора хлороводорода (HCl): 91,25 г
- Остаток нерастворившегося осадка (нерастворимых примесей): 25 г
Нам нужно найти массовую долю нерастворимых в кислоте примесей в исходном образце известняка.
Шаг 1. Понимание задачи
Известняк — основной компонент которого — кальцит (CaCO₃). Он растворяется в кислоте по реакции:
\[ \mathrm{CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + CO_2 + H_2O} \]
Это означает, что 1 моль CaCO₃ реагирует с 2 моль HCl.
Рассмотрим, что происходит:
- Вначале есть некоторое количество известняка, который полностью или частично растворился в кислоте.
- После реакции остается часть осадка (нерастворимых примесей, включая, возможно, нерастворимый известняк или другие примеси).
Шаг 2. Расчет вещества хлороводорода
Масса HCl — 91,25 г.
Молярная масса HCl:
\[ M_{HCl} = 1 + 35.5 = 36.5\, \text{г/моль} \]
Количество молей HCl:
\[ n_{HCl} = \frac{91.25}{36.5} \approx 2.5\, \text{моль} \]
Шаг 3. Определение растворенного вещества
В условиях задачи предполагается, что всё растворившееся вещество — это CaCO₃, реагирующее с HCl. Нерастворимая часть — это осадок, и она не реагирует.
Общее количество HCl — 2,5 моль. Все эти молекулы могут быть использованы для реакции с известняком, либо часть HCl могла остаться после полного реагирования.
Обратим внимание:
- В конце реакции
- В растворе остается нерастворенный осадок массой 25 г,
- Изначально было 91,25 г HCl, из которых часть потрачена на растворение известняка.
Чтобы найти массу нерастворимых примесей, необходимо определить, сколько известняка (CaCO₃) растворилось.
Шаг 4. Расчет растворенного вещества
Пусть:
- Масса растворенного CaCO₃ — \( m_{раств} \),
- Масса нерастворимых примесей в образце — 25 г (они остались после реакции),
- Тогда масса исходного образца известняка \( M_{образца} = m_{раств} + 25\, \text{г} \).
Молярная масса CaCO₃:
\[ M_{CaCO_3} = 40 + 12 + 3 \times 16 = 100\, \text{г/моль} \]
Количество растворенного CaCO₃:
\[ n_{CaCO_3} = \frac{m_{раств}}{100} \]
По реакции:
\[ 1\, \text{моль CaCO}_3 \ реагирует с 2 моль HCl \]
Следовательно,
\[ n_{HCl,использованный} = 2 \times n_{CaCO_3} = 2 \times \frac{m_{раств}}{100} \]
Масса HCl, использованная на растворение:
\[ m_{HCl,использованный} = n_{HCl,использованный} \times 36.5 = 2 \times \frac{m_{раств}}{100} \times 36.5 \]
Подставляем:
\[ m_{HCl,использованный} = \frac{2 \times 36.5}{100} \times m_{раств} = 0.73 \times m_{раств} \]
Общая масса HCl:
\[ m_{HCl} = 91.25\, \text{г} = m_{HCl,использованный} + m_{HCl,остаток} \]
В задаче не указан остаток HCl, предполагаем, что все 91,25 г могло участвовать. В противном случае нужно было бы знать эту разницу. Тут предположим, что весь HCl использован на растворение, следовательно:
\[ 91.25 = 0.73 \times m_{раств} \]
Отсюда:
\[ m_{раств} = \frac{91.25}{0.73} \approx 125\, \text{г} \]
Итак, растворенных веществ (например, CaCO₃) было примерно 125 г.
Шаг 5. Масса исходного образца
Общий вес исходного образца: \[ M_{об} = m_{раств} + 25 = 125 + 25 = 150\, \text{г} \]
Шаг 6. Расчет массовой доли нерастворимых примесей
Масса нерастворимых частиц — 25 г, а весь исходный образец — 150 г.
Массовая доля:
\[ w = \frac{25}{150} \times 100 \% \approx 16.67\% \]
Ответ:
Массовая доля нерастворимых в кислоте примесей в образце известняка ≈ 16,67%
Если есть дополнительные уточнения или требования — сообщите, я помогу вам скорректировать решение!
