Задание №34 — Типы расчётных задач
Нитрид лития массой 3,5 г растворили в 365 г 10%-ного раствора соляной кислоты. К полученному раствору добавили 20 г карбоната кальция. Определите массовую долю хлороводорода в полученном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи,
и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение. Уравнения реакций:
Li3N + 4HCl → 3LiCl + NH4Cl
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2↑
(нитрид лития гидролизуется водой до LiOH и NH3, а в избытке соляной кислоты оба продукта связываются в LiCl и NH4Cl — суммарно это и есть первое уравнение).
Количества исходных веществ.
n(Li3N) = 3,5 г / 35 г/моль = 0,1 моль.
m(HCl) = 365 г · 0,10 = 36,5 г, n = 36,5 г / 36,5 г/моль = 1,0 моль.
n(CaCO3) = 20 г / 100 г/моль = 0,2 моль.
Первая стадия. На 0,1 моль Li3N по уравнению нужно 4 · 0,1 моль = 0,4 моль HCl; имеющегося хлороводорода (1,0 моль) хватает с запасом, то есть кислота в избытке, нитрид в недостатке.
n(HCl, осталось) = 1,0 моль − 0,4 моль = 0,6 моль.
Вторая стадия. На 0,2 моль CaCO3 нужно 2 · 0,2 моль = 0,4 моль HCl, а есть 0,6 моль — снова кислота в избытке, карбонат растворяется полностью.
n(HCl, конечн.) = 0,6 моль − 0,4 моль = 0,2 моль, m = 0,2 моль · 36,5 г/моль = 7,3 г.
n(CO2) = n(CaCO3) = 0,2 моль, m = 0,2 моль · 44 г/моль = 8,8 г — единственное, что уходит из системы.
Масса раствора. m(р-ра) = 3,5 г + 365 г + 20 г − 8,8 г = 379,7 г.
ω(HCl) = 7,3 г / 379,7 г = 0,0192, или 1,92 %.
Ответ: ω(HCl) ≈ 1,92 %.
Источник: ФИПИ