Question

В ходе проведения эксперимента юный химик нечаянно пролил на пол раствор соляной кислоты объёмом 150 мл с массовой долей HCl 16%. 1. Рассчитайте массу кислоты, если плотность раствора ρ = 1,50 г/мл. 2. Какая навеска мела с массовой долей карбоната кальция 65% потребуется экспериментатору, чтобы нейтрализовать кислоту? 3. Какой объем углекислого газа при этом выделится?

Answer 1

Ответ:

1)36г(HCl)

2)14,56л(CO2)

Answer 2

1. Для рассчета массы соляной кислоты, которая была пролита на пол, сначала определим массу раствора:

Масса раствора = объем раствора × плотность раствора Масса раствора = 150 мл × 1.50 г/мл = 225 г

Теперь найдем массу HCl в растворе, учитывая его массовую долю 16%:

Масса HCl = масса раствора × массовая доля HCl Масса HCl = 225 г × 0.16 = 36 г

Итак, масса соляной кислоты, пролитой на пол, составляет 36 г.

2. Теперь давайте рассмотрим, какую массу карбоната кальция (CaCO3) потребуется для нейтрализации этой соляной кислоты. Уравнение реакции нейтрализации будет следующим:

HCl + CaCO3 -> CaCl2 + H2O + CO2

С уравнения видно, что каждый моль HCl требует один моль CaCO3. Молярная масса HCl равна примерно 36.46 г/моль, а молярная масса CaCO3 составляет примерно 100.09 г/моль.

Таким образом, масса CaCO3, необходимая для нейтрализации 36 г HCl, будет равна:

Масса CaCO3 = (масса HCl / молярная масса HCl) × молярная масса CaCO3 Масса CaCO3 = (36 г / 36.46 г/моль) × 100.09 г/моль ≈ 97.73 г

Таким образом, экспериментатору потребуется примерно 97.73 г карбоната кальция, чтобы нейтрализовать соляную кислоту.

3. Чтобы определить объем выделившегося углекислого газа (CO2), мы можем использовать закон Дальтона, который утверждает, что при постоянной температуре и давлении объем газа, выделяющегося в химической реакции, пропорционален его молекулярной массе. Молярная масса CO2 равна примерно 44.01 г/моль.

Масса CO2, выделившегося, равна массе молекул CO2 в реакции нейтрализации. Мы уже рассчитали, что нам нужно 97.73 г CaCO3. С уравнения реакции видно, что каждый моль CaCO3 выделяет один моль CO2.

Теперь мы можем рассчитать количество молей CO2:

Моль CO2 = Масса CO2 / молярная масса CO2 Моль CO2 = 97.73 г / 44.01 г/моль ≈ 2.22 моль

Объем выделившегося CO2 при стандартных условиях (0°C и 1 атм) можно рассчитать, используя идеальный газовый закон:

V = nRT/P

где: V - объем газа n - количество молей газа R - универсальная газовая постоянная (примерно 0.0821 л·атм/моль·К) T - температура в Кельвинах P - давление в атмосферах

Давление и температура стандартных условий: P = 1 атм, T = 273 K.

V = (2.22 моль) * (0.0821 л·атм/моль·К * 273 K) / 1 атм ≈ 48.87 л

Таким образом, при нейтрализации соляной кислоты с помощью 97.73 г карбоната кальция выделится примерно 48.87 л углекислого газа.