ГДЗ по Химии 8 Класс Параграф 23 Вопрос 6 Габриелян, Остроумов — Подробные Ответы

Какой объем углекислого газа (н. у.) образуется при взаимодействии 730 г 20%-ной соляной кислоты с необходимым количеством мрамора? Какое количество вещества карбоната кальция потребуется для реакции?

Дано:
\(m(\text{кислоты})=730\, \text{г}\)
\(\omega(\text{HCl})=20\%\)
\(M(\text{HCl})=36{,}5\, \text{г/моль}\)
\(V_m=22{,}4\, \text{л/моль}\)

\(V(\text{CO}_2)=?\)
\(n(\text{CaCO}_3)=?\)

Уравнение реакции:
\(\text{CaCO}_3 + 2\text{HCl} = \text{CaCl}_2 + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2\uparrow\)

\(m(\text{HCl}) = m(\text{кислоты}) \cdot \frac{\omega(\text{HCl})}{100\%} = 730 \cdot 0{,}2 = 146\, (\text{г})\)

\(n(\text{HCl}) = \frac{m}{M} = \frac{146}{36{,}5} = 4\, (\text{моль})\)

По уравнению реакции:

\(x = n(\text{CaCO}_3) = 4 \cdot \frac{1}{2} = 2\, (\text{моль})\)

\(y = n(\text{CO}_2) = 4 \cdot \frac{1}{2} = 2\, (\text{моль})\)

\(V(\text{CO}_2) = n \cdot V_m = 2 \cdot 22{,}4 = 44{,}8\, (\text{л})\)

Ответ: 2 моль, 44,8 л.

Для решения данной задачи необходимо последовательно выполнить несколько расчетов, используя данные из условия и уравнение химической реакции.

1. Расчет массы чистого хлороводорода (HCl) в растворе.

Нам дана общая масса раствора кислоты (730 г) и массовая доля хлороводорода в этом растворе (20%). Чтобы найти массу чистого вещества, необходимо умножить массу раствора на массовую долю, выраженную в долях единицы:

\(m(\text{HCl}) = m(\text{кислоты}) \cdot \frac{\omega(\text{HCl})}{100\%}\)

\(m(\text{HCl}) = 730\, \text{г} \cdot \frac{20}{100} = 730\, \text{г} \cdot 0{,}2 = 146\, \text{г}\)

2. Расчет количества вещества (моль) хлороводорода (HCl).

Теперь, зная массу чистого хлороводорода и его молярную массу (36,5 г/моль), мы можем найти количество вещества HCl:

\(n(\text{HCl}) = \frac{m(\text{HCl})}{M(\text{HCl})}\)

\(n(\text{HCl}) = \frac{146\, \text{г}}{36{,}5\, \text{г/моль}} = 4\, \text{моль}\)

3. Расчет количества вещества карбоната кальция (CaCO₃) и углекислого газа (CO₂).

Для этого используем стехиометрические соотношения из уравнения реакции:

\(\text{CaCO}_3 + 2\text{HCl} = \text{CaCl}_2 + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2\uparrow\)

Из уравнения видно, что 1 моль CaCO₃ реагирует с 2 моль HCl, при этом образуется 1 моль CO₂.

Мы рассчитали, что в реакции участвует 4 моль HCl.

Для CaCO₃:

Соотношение между HCl и CaCO₃ составляет 2:1.

Следовательно, количество вещества CaCO₃ будет в 2 раза меньше, чем количество вещества HCl:

\(n(\text{CaCO}_3) = n(\text{HCl}) \cdot \frac{1}{2} = 4\, \text{моль} \cdot \frac{1}{2} = 2\, \text{моль}\)

Для CO₂:

Соотношение между HCl и CO₂ также составляет 2:1.

Следовательно, количество вещества CO₂ будет в 2 раза меньше, чем количество вещества HCl:

\(n(\text{CO}_2) = n(\text{HCl}) \cdot \frac{1}{2} = 4\, \text{моль} \cdot \frac{1}{2} = 2\, \text{моль}\)

4. Расчет объема углекислого газа (CO₂) при нормальных условиях.

Для газов при нормальных условиях (н. у.) 1 моль любого газа занимает объем 22,4 л (молярный объем \(V_m\)).

Мы рассчитали, что образовалось 2 моль CO₂.

\(V(\text{CO}_2) = n(\text{CO}_2) \cdot V_m\)

\(V(\text{CO}_2) = 2\, \text{моль} \cdot 22{,}4\, \text{л/моль} = 44{,}8\, \text{л}\)

Ответ:
Для реакции потребуется 2 моль карбоната кальция.
Образуется 44,8 л углекислого газа.