Question

В ходе термического разложения 400 грамм смеси карбоната и оксида кальция было получено 73 литра газа. Получившийся после разложения твердый остаток растворили в 4,3 килограммах раствора соляной кислоты (кислота находилась в избытке). Определите массовую долю соли в конечном растворе, а также массовые доли веществ в исходной смеси.

Answer 1

w(CaO) =18,5%

w(CaCO3)=81,5%

w(CaCl2)=11.16%

Answer 2

Давайте разберемся с этой задачей поэтапно.

1. Сначала определим массовые доли веществ в исходной смеси (карбонат и оксид кальция). Для этого нам понадобится химическая реакция разложения:

   CaCO3 (карбонат кальция) -> CaO (оксид кальция) + CO2 (диоксид углерода)

   Молярная масса CaCO3 = 40.08 (Ca) + 12.01 (C) + 3 * 16.00 (O) = 100.09 г/моль Молярная масса CaO = 40.08 (Ca) + 16.00 (O) = 56.08 г/моль Молярная масса CO2 = 12.01 (C) + 2 * 16.00 (O) = 44.01 г/моль

   Теперь давайте посчитаем, сколько моль каждого вещества содержалось в исходной смеси:

   Моль CaCO3 = масса / молярная масса = 400 г / 100.09 г/моль ≈ 3.998 моль Моль CaO (оксид кальция) будет также 3.998 моль, так как он образуется в той же количестве.

   Теперь рассчитаем, сколько моль CO2 образуется:

   Моль CO2 = 3.998 моль

2. Далее, зная количество молей CO2, мы можем рассчитать его объем при стандартных условиях (0°C и 1 атмосферное давление):

   1 моль газа при стандартных условиях занимает примерно 22.4 литра, поэтому

   Объем CO2 = количество молей CO2 * 22.4 л/моль ≈ 3.998 моль * 22.4 л/моль ≈ 89.57 литра

3. Мы знаем, что после разложения получилось 73 литра газа. Это меньше, чем объем CO2, который мог бы образоваться из 400 г карбоната. Это говорит нам о том, что не весь карбонат кальция разложился. Рассчитаем, сколько грамм осталось карбоната:

   Масса неразложившегося CaCO3 = начальная масса CaCO3 - масса CO2 = 400 г - 73 г ≈ 327 г

4. Теперь перейдем к реакции между остатком CaCO3 и соляной кислотой (HCl):

   CaCO3 + 2HCl -> CaCl2 + H2O + CO2

   Молярная масса HCl = 1.01 (H) + 35.45 (Cl) = 36.46 г/моль Молярная масса CaCl2 = 40.08 (Ca) + 2 * 35.45 (Cl) = 110.98 г/моль

   Сначала рассчитаем, сколько моль HCl было использовано:

   Моль HCl = масса раствора / молярная масса HCl = 4.3 кг * 1000 г/кг / 36.46 г/моль ≈ 117.83 моль

   Так как стохиометрия реакции гласит, что для каждого моля CaCO3 требуется 2 моля HCl, то

   Моль CaCO3 = 0.5 * Моль HCl = 0.5 * 117.83 моль ≈ 58.92 моль

   Теперь рассчитаем массу CaCl2, образовавшегося в результате реакции:

   Масса CaCl2 = Моль CaCl2 * молярная масса CaCl2 = 58.92 моль * 110.98 г/моль ≈ 6549.58 г ≈ 6.549 кг

5. Наконец, определим массовую долю соли (CaCl2) в конечном растворе:

   Массовая доля соли = масса соли / общая масса раствора = 6.549 кг / (6.549 кг + 4.3 кг) ≈ 0.603 или 60.3%

Таким образом, массовая доля соли (CaCl2) в конечном растворе составляет около 60.3%.