Номер 9, страница 115 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

§ 26. Соли, их классификация и химические свойства. Глава 3. Основные классы неорганических соединений - номер 9, страница 115.

9. Достаточно ли 50 мл 10 %-ной соляной кислоты (плотность 1.05 г/мл) для полного растворения кусочка мела (карбонат кальция) массой 5 г?

Дано:

$V_{р-ра(HCl)} = 50 \text{ мл} = 5 \cdot 10^{-5} \text{ м}^3$

$\omega_{(HCl)} = 10\% = 0.1$

$\rho_{р-ра(HCl)} = 1.05 \text{ г/мл} = 1050 \text{ кг/м}^3$

$m_{(CaCO_3)} = 5 \text{ г} = 5 \cdot 10^{-3} \text{ кг}$

Найти:

Достаточно ли данного количества соляной кислоты для полного растворения мела?

Решение:

1. Для решения задачи необходимо сравнить количество вещества (моль) имеющейся соляной кислоты с количеством, которое требуется для реакции с 5 г карбоната кальция. Напишем уравнение реакции:

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

Из стехиометрических коэффициентов уравнения следует, что на 1 моль карбоната кальция ($CaCO_3$) расходуется 2 моль соляной кислоты ($HCl$).

2. Рассчитаем количество вещества в 5 г мела ($CaCO_3$). Сначала определим молярную массу карбоната кальция:

$M(CaCO_3) = 40.08 + 12.01 + 3 \cdot 16.00 = 100.09 \text{ г/моль}$

Теперь найдем количество вещества:

$\nu(CaCO_3) = \frac{m(CaCO_3)}{M(CaCO_3)} = \frac{5 \text{ г}}{100.09 \text{ г/моль}} \approx 0.05 \text{ моль}$

3. Определим, какое количество вещества $HCl$ теоретически необходимо для полного растворения 0.05 моль $CaCO_3$. Согласно уравнению реакции, кислоты требуется вдвое больше:

$\nu_{теор.}(HCl) = 2 \cdot \nu(CaCO_3) = 2 \cdot 0.05 \text{ моль} = 0.1 \text{ моль}$

4. Теперь рассчитаем, какое количество вещества $HCl$ содержится в 50 мл 10%-го раствора. Сначала найдем массу раствора соляной кислоты:

$m_{р-ра(HCl)} = V_{р-ра(HCl)} \cdot \rho_{р-ра(HCl)} = 50 \text{ мл} \cdot 1.05 \text{ г/мл} = 52.5 \text{ г}$

Далее найдем массу чистого хлороводорода ($HCl$) в этом растворе:

$m_{(HCl)} = m_{р-ра(HCl)} \cdot \omega_{(HCl)} = 52.5 \text{ г} \cdot 0.10 = 5.25 \text{ г}$

Рассчитаем количество вещества $HCl$, используя его молярную массу:

$M(HCl) = 1.01 + 35.45 = 36.46 \text{ г/моль}$

$\nu_{практ.}(HCl) = \frac{m(HCl)}{M(HCl)} = \frac{5.25 \text{ г}}{36.46 \text{ г/моль}} \approx 0.144 \text{ моль}$

5. Сравним имеющееся (практическое) количество соляной кислоты с теоретически необходимым:

$\nu_{практ.}(HCl) \approx 0.144 \text{ моль}$

$\nu_{теор.}(HCl) = 0.1 \text{ моль}$

Поскольку $\nu_{практ.}(HCl) > \nu_{теор.}(HCl)$ ($0.144 > 0.1$), соляная кислота находится в избытке.

Ответ: Да, данного количества соляной кислоты достаточно для полного растворения 5 г мела. После реакции еще останется избыток кислоты.