Какова массовая доля примеси в исходном образце мрамора, если 11.2 г были растворены в избытке соляной кислоты

Sokol

14

Для решения этой задачи мы можем использовать закон Гей-Люссака. По этому закону, объем газа, выделяющегося или поглощающегося при химической реакции, пропорционален количеству вещества, принимающему участие в реакции.

Первым шагом в решении задачи будет рассмотрение балансового уравнения реакции между примесью в мраморе и соляной кислотой. Исходя из данной информации, мы знаем, что при растворении примеси в соляной кислоте выделяется газ.
Уравнение реакции может быть записано следующим образом:

CaCO3 + 2HCl -> CaCl2 + CO2 + H2O

Теперь, на основе уравнения, мы видим, что каждый моль CaCO3 реагирует с 2 молями HCl, образуя 1 моль CO2. Затем, используя данную информацию, мы можем вычислить количество молей CO2, образованное при растворении примеси.

Для этого нам понадобятся значения мольной массы CaCO3 и CO2. Мольная масса CaCO3 равна 100,09 г/моль, а мольная масса CO2 равна 44,01 г/моль.

В задаче сказано, что было образовано 2,24 л (н.у.) газа. Чтобы узнать количество молей CO2, образованное при реакции, используем уравнение идеального газа:

PV = nRT

Где P - давление газа, V - объем газа, n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах.

В задаче не указана температура, поэтому мы можем считать, что она не изменяется (н.у.), и вместо T будем использовать стандартное значение 298 K.

В нормальных условиях (н.у.), давление равно 1 атмосфере, температура равна 298 K, и объем газа равен 2,24 л.

Можем перейти от объема к количеству молей, используя уравнение идеального газа:

n = PV / RT

n = (1 атмосфера * 2,24 л) / (0,0821 л * атмол / (моль * К) * 298 K)

n ≈ 0,099 моль CO2

Исходя из уравнения реакции, 1 моль CaCO3 соответствует 1 моль CO2. Значит, количество молей CaCO3, растворенных в соляной кислоте, также будет равно 0,099 моль.

Чтобы найти массу CaCO3, которая растворилась, мы можем использовать следующую формулу:

масса = количество молей * мольная масса

масса = 0,099 моль * 100,09 г/моль ≈ 9,91 г

Теперь, чтобы найти массовую долю примеси в исходном образце мрамора, используем следующую формулу:

массовая доля = (масса примеси / масса исходного образца) * 100%

массовая доля = (9,91 г / 11,2 г) * 100% ≈ 88,5%

Итак, массовая доля примеси в исходном образце мрамора составляет около 88,5%.