Номер 6, страница 179 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 38. Общая характеристика оксидов неметаллов и кислородсодержащих кислот. Глава VII. Неметаллы - номер 6, страница 179.

Условие.

6. На 0,9 моль карбоната кальция подействовали 540 мл 8 %-ной соляной кислоты (плотность $1,04 \text{ г/см}^3$). Какой газ и сколько его по объёму выделится?

Решение.

Решение 2.

Дано

$n(CaCO_3) = 0,9 \text{ моль}$
$V_{р-ра}(HCl) = 540 \text{ мл}$
$\omega(HCl) = 8 \% = 0,08$
$\rho_{р-ра}(HCl) = 1,04 \text{ г/см}^3$

$V_{р-ра}(HCl) = 540 \text{ мл} = 540 \text{ см}^3 = 540 \cdot 10^{-6} \text{ м}^3 = 5,4 \cdot 10^{-4} \text{ м}^3$
$\rho_{р-ра}(HCl) = 1,04 \text{ г/см}^3 = 1040 \text{ кг/м}^3$

Найти:

Газ - ?
$V(газа) - ?$

Решение

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия карбоната кальция с соляной кислотой:

$CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2\uparrow$

В результате реакции выделяется углекислый газ ($CO_2$).

2. Найдем количество вещества соляной кислоты ($HCl$), чтобы определить, какое из веществ находится в недостатке.

а) Найдем массу раствора соляной кислоты, используя его объем и плотность. Учитывая, что 1 мл = 1 см³:

$m_{р-ра}(HCl) = V_{р-ра}(HCl) \cdot \rho_{р-ра}(HCl) = 540 \text{ мл} \cdot 1,04 \text{ г/мл} = 561,6 \text{ г}$

б) Найдем массу чистого хлороводорода в растворе:

$m(HCl) = m_{р-ра}(HCl) \cdot \omega(HCl) = 561,6 \text{ г} \cdot 0,08 = 44,928 \text{ г}$

в) Найдем молярную массу хлороводорода:

$M(HCl) = M(H) + M(Cl) = 1 + 35,5 = 36,5 \text{ г/моль}$

г) Рассчитаем количество вещества хлороводорода:

$n(HCl) = \frac{m(HCl)}{M(HCl)} = \frac{44,928 \text{ г}}{36,5 \text{ г/моль}} \approx 1,23 \text{ моль}$

3. Определим, какое из исходных веществ является лимитирующим (находится в недостатке). Согласно уравнению реакции, на 1 моль $CaCO_3$ требуется 2 моль $HCl$.

Для реакции с 0,9 моль $CaCO_3$ теоретически необходимо:

$n_{теор}(HCl) = 2 \cdot n(CaCO_3) = 2 \cdot 0,9 \text{ моль} = 1,8 \text{ моль}$

В наличии у нас только 1,23 моль $HCl$, что меньше, чем 1,8 моль. Следовательно, соляная кислота находится в недостатке и будет реагировать полностью, а карбонат кальция — в избытке. Дальнейшие расчеты ведем по веществу в недостатке, то есть по $HCl$.

4. Рассчитаем количество вещества выделившегося углекислого газа ($CO_2$). По уравнению реакции, из 2 моль $HCl$ образуется 1 моль $CO_2$.

$n(CO_2) = \frac{1}{2} n(HCl) = \frac{1,23 \text{ моль}}{2} = 0,615 \text{ моль}$

5. Найдем объем выделившегося углекислого газа. Расчет будем проводить для нормальных условий (н.у.), при которых молярный объем любого газа ($V_m$) составляет 22,4 л/моль.

$V(CO_2) = n(CO_2) \cdot V_m = 0,615 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} \approx 13,776 \text{ л}$

Округлим результат до десятых: 13,8 л.

Ответ: В результате реакции выделится углекислый газ ($CO_2$) объемом 13,8 л.