Номер 3.34, страница 58, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

3.34. Определите массу соляной кислоты (массовая доля $HCl$ 10%), необходимой для растворения 120 г карбоната кальция.

Дано:

$m(CaCO_3) = 120 \text{ г}$

$\omega(HCl) = 10\% = 0.1$

Найти:

$m_{р-ра}(HCl)$ — ?

Решение:

1. Первым шагом запишем уравнение химической реакции между карбонатом кальция ($CaCO_3$) и соляной кислотой ($HCl$). Карбонат кальция реагирует с кислотой с образованием соли (хлорида кальция), воды и углекислого газа.

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

Уравнение сбалансировано. Из него видно, что 1 моль карбоната кальция реагирует с 2 молями соляной кислоты.

2. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчете. Для этого воспользуемся периодической таблицей химических элементов Д.И. Менделеева, округляя атомные массы: $Ar(Ca) = 40$, $Ar(C) = 12$, $Ar(O) = 16$, $Ar(H) = 1$, $Ar(Cl) = 35.5$.

Молярная масса карбоната кальция:

$M(CaCO_3) = Ar(Ca) + Ar(C) + 3 \cdot Ar(O) = 40 + 12 + 3 \cdot 16 = 100 \text{ г/моль}$

Молярная масса хлороводорода:

$M(HCl) = Ar(H) + Ar(Cl) = 1 + 35.5 = 36.5 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число молей) карбоната кальция, масса которого дана в условии задачи (120 г).

$n(CaCO_3) = \frac{m(CaCO_3)}{M(CaCO_3)} = \frac{120 \text{ г}}{100 \text{ г/моль}} = 1.2 \text{ моль}$

4. Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции, количество вещества соляной кислоты в два раза больше количества вещества карбоната кальция.

$\frac{n(HCl)}{2} = \frac{n(CaCO_3)}{1}$

$n(HCl) = 2 \cdot n(CaCO_3) = 2 \cdot 1.2 \text{ моль} = 2.4 \text{ моль}$

5. Теперь мы можем рассчитать массу чистого хлороводорода ($HCl$), необходимую для реакции.

$m(HCl) = n(HCl) \cdot M(HCl) = 2.4 \text{ моль} \cdot 36.5 \text{ г/моль} = 87.6 \text{ г}$

6. В задаче требуется найти массу 10%-го раствора соляной кислоты, а не массу чистого вещества. Массовая доля растворенного вещества ($\omega$) связана с массой вещества ($m_{вещества}$) и массой раствора ($m_{р-ра}$) следующей формулой:

$\omega(HCl) = \frac{m(HCl)}{m_{р-ра}(HCl)}$

Выразим из этой формулы массу раствора:

$m_{р-ра}(HCl) = \frac{m(HCl)}{\omega(HCl)}$

Подставим известные значения:

$m_{р-ра}(HCl) = \frac{87.6 \text{ г}}{0.1} = 876 \text{ г}$

Ответ: для растворения 120 г карбоната кальция потребуется 876 г 10%-го раствора соляной кислоты.