Как решить задачу по химии? При обработке гидрида кальция избытком раствора соляной кислоты массой 200 г, с массовой долей HCl 7,3%, выделилось 6,72 л (н.у.) водорода. Рассчитайте массовую долю хлорида кальция в полученном растворе."

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения данной задачи необходимо последовательно провести несколько шагов.

Определим количество молей водорода, выделившегося в реакции.

При нормальных условиях (н.у.) 1 моль идеального газа занимает 22,4 литра. Мы можем использовать это соотношение, чтобы найти количество молей водорода:

[
n(H2) = \frac{V}{V{m}} = \frac{6,72 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} \approx 0,3 \, \text{моль}
]

Запишем уравнение реакции между гидридом кальция и соляной кислотой.

[
CaH_2 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2
]

Согласно уравнению, для выделения 1 моли водорода (H₂) требуется 2 моли HCl и 1 моль CaH₂. Таким образом, 0,3 моли H₂ образуется из 0,15 моль CaH₂ и 0,6 моль HCl.

Найдем массу соляной кислоты в растворе.

Массовая доля HCl в растворе составляет 7,3%. Значит, масса HCl в 200 г раствора:

[
m(HCl) = 200 \, \text{г} \times 0,073 = 14,6 \, \text{г}
]

Рассчитаем количество молей HCl.

Согласно молекулярной массе HCl (1 + 35,5 = 36,5 г/моль):

[
n(HCl) = \frac{m(HCl)}{M(HCl)} = \frac{14,6 \, \text{г}}{36,5 \, \text{г/моль}} \approx 0,4 \, \text{моль}
]

Установим, сколько HCl реагировало.

Чтобы выделить 0,3 моль водорода, нужно 0,6 моль HCl. Однако у нас есть только 0,4 моль HCl, что значит, что HCl был в недостатке.

Следует учесть, что согласно уравнению реакции:

0,15 моль CaH₂ + 0,6 моль HCl будет реагировать 0,15 моль CaH₂ с 0,3 моль H₂, что значит, что HCl в недостатке.Подсчитаем, сколько CaCl₂ образуется.

Найдем, сколько CaCl₂ образовалось. Реакция однонаправленная: каждый моль CaH₂ дает моль CaCl₂ и H₂. Таким образом, поскольку HCl был недостатком, образуется 0,2 моль CaCl₂.

Определим массу CaCl₂.

Молярная масса CaCl₂ составляет: (40 + 2 \times 35.5 = 111 \, \text{г/моль}).

Масса CaCl₂:

[
m(CaCl_2) = 0,2 \, \text{моль} \times 111 \, \text{г/моль} = 22,2 \, \text{г}
]

Рассчитаем массовую долю CaCl₂ в растворе.

Теперь у нас есть 22,2 г CaCl₂ в 200 г раствора. Массовая доля CaCl₂:

[
\text{ mass fraction (w)} = \frac{m(CaCl_2)}{m(раствор)} \times 100\%
]

[
w = \frac{22,2}{200} \times 100\% = 11,1\%
]

Таким образом, массовая доля хлорида кальция в полученном растворе составляет 11,1%.