Задание №22 — Расчёты

Решение.

1. Запишем уравнение химической реакции между карбонатом кальция и соляной кислотой. При взаимодействии соли угольной кислоты с сильной кислотой образуются хлорид кальция, вода и выделяется углекислый газ:
$CaCO_{3} + 2HCl \rightarrow CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow$

2. Найдём количество вещества выделившегося газа (углекислого газа $CO_{2}$). Для этого воспользуемся формулой $n = \frac{V}{V_{m}}$, где $V_{m} = 22,4$ л/моль (молярный объём газа при нормальных условиях):
$n(CO_{2}) = \frac{0,448 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,02 \text{ моль}$

3. Определим количество вещества соляной кислоты ($HCl$), вступившей в реакцию. Согласно уравнению реакции, коэффициенты перед $HCl$ и $CO_{2}$ относятся как $2 : 1$. Следовательно, количество вещества кислоты в два раза больше количества выделившегося газа:
$n(HCl) = 2 \cdot n(CO_{2}) = 2 \cdot 0,02 \text{ моль} = 0,04 \text{ моль}$

4. Вычислим массу чистого хлороводорода ($HCl$), содержавшегося в растворе. Для этого умножим количество вещества на молярную массу ($M(HCl) = 1 + 35,5 = 36,5$ г/моль):
$m(HCl) = n(HCl) \cdot M(HCl) = 0,04 \text{ моль} \cdot 36,5 \text{ г/моль} = 1,46 \text{ г}$

5. Рассчитаем массовую долю ($\omega$) соляной кислоты в исходном растворе. Массовая доля — это отношение массы растворённого вещества к массе всего раствора, выраженное в процентах:
$\omega(HCl) = \frac{m(HCl)}{m(\text{раствора})} \cdot 100\%$
$\omega(HCl) = \frac{1,46 \text{ г}}{36,5 \text{ г}} \cdot 100\% = 0,04 \cdot 100\% = 4\%$

Ответ: 4%

Источник: ФИПИ