Какова масса 20% раствора HCl, которая требуется для нейтрализации карбоната калия, содержащегося в 100 г

Сонечка

31

Для решения этой задачи, нам будет необходимо использовать химические уравнения и принцип эквивалентности. Перед тем, как мы приступим к решению задачи, давайте разберемся с некоторыми концепциями.

В реакции нейтрализации мы соединяем кислоту и щелочь таким образом, чтобы они полностью реагировали друг с другом. В данной задаче, карбонат калия является щелочью, а раствор HCl - кислотой.

Карбонат калия (K2CO3) имеет молярную массу 138,21 г/моль и массовую долю 26,4%. Поэтому, масса карбоната калия в 100 г геля составляет:

\[ масса \: карбоната \: калия = 100 г \times (26,4\% / 100\%) = 26,4 г \]

Реакция нейтрализации между карбонатом калия и HCl может быть записана следующим образом:

\[ K2CO3 + 2HCl \rightarrow 2KCl + CO2 + H2O \]

Из реакции видно, что на каждую молекулу карбоната калия требуется 2 молекулы HCl для полной нейтрализации. Следовательно, количество вещества HCl, необходимое для нейтрализации карбоната калия, должно быть в два раза больше.

Молярная масса HCl составляет 36,46 г/моль. Чтобы найти массу 20% раствора HCl, необходимую для нейтрализации карбоната калия, мы можем использовать выражение:

\[ масса \: HCl = 2 \times молярная \: масса \: HCl \times количество \: вещества \: HCl \]

Чтобы найти количество вещества HCl, мы сначала должны найти количество вещества карбоната калия в геле, а затем преобразовать его в количество вещества HCl, с учетом их соотношения.

Количество вещества карбоната калия можно найти, используя следующую формулу:

\[ количество \: вещества \: K2CO3 = \frac{масса \: карбоната \: калия}{молярная \: масса \: K2CO3} \]

Подставляя значения, получаем:

\[ количество \: вещества \: K2CO3 = \frac{26,4 \: г}{138,21 \: г/моль} \approx 0,191 \: моль \]

Так как соотношение между HCl и K2CO3 в реакции нейтрализации составляет 2:1, количество вещества HCl будет равно половине количества вещества K2CO3:

\[ количество \: вещества \: HCl = \frac{1}{2} \times количество \: вещества \: K2CO3 = \frac{1}{2} \times 0,191 \: моль \approx 0,096 \: моль \]

И, наконец, подставляя значения в формулу для нахождения массы HCl:

\[ масса \: HCl = 2 \times 36,46 \: г/моль \times 0,096 \: моль = 6,99 \: г \]

Таким образом, масса 20% раствора HCl, которая требуется для нейтрализации карбоната калия, содержащегося в 100 г геля, составляет примерно 6,99 г.