Задание №22 — Расчёты

Решение.

1. Запишем уравнение химической реакции между соляной кислотой (раствором хлороводорода $HCl$) и карбонатом кальция $CaCO_{3}$. В результате взаимодействия образуются хлорид кальция, вода и выделяется углекислый газ:
$CaCO_{3} + 2HCl \rightarrow CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow$

2. Вычислим количество вещества выделившегося газа (углекислого газа $CO_{2}$). Для этого воспользуемся формулой для объёма газа при нормальных условиях (н.у.), где молярный объём $V_{m} = 22,4$ л/моль:
$n(CO_{2}) = \frac{V(CO_{2})}{V_{m}} = \frac{4,48 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

3. Определим количество вещества хлороводорода $HCl$, вступившего в реакцию. Согласно уравнению реакции, коэффициенты перед $HCl$ и $CO_{2}$ относятся как $2 : 1$. Это значит, что хлороводорода потребовалось в два раза больше, чем выделилось газа:
$n(HCl) = 2 \cdot n(CO_{2}) = 2 \cdot 0,2 \text{ моль} = 0,4 \text{ моль}$

4. Рассчитаем массу чистого хлороводорода, содержавшегося в исходном растворе. Для этого умножим количество вещества на молярную массу $HCl$ ($M = 1 + 35,5 = 36,5$ г/моль):
$m(HCl) = n(HCl) \cdot M(HCl) = 0,4 \text{ моль} \cdot 36,5 \text{ г/моль} = 14,6 \text{ г}$

5. Вычислим массовую долю хлороводорода в исходном растворе соляной кислоты. Массовая доля ($\omega$) — это отношение массы растворенного вещества к массе всего раствора, выраженное в процентах:
$\omega(HCl) = \frac{m(HCl)}{m(\text{раствора})} \cdot 100\% = \frac{14,6 \text{ г}}{200 \text{ г}} \cdot 100\% = 7,3\%$

Ответ: 7,3%

Источник: ФИПИ