В ходе термического разложения 400 грамм смеси карбоната и оксида кальция было получено 73 литра газа. Получившийся после разложения твердый остаток растворили в 4,3 килограммах раствора соляной кислоты (кислота находилась в избытке). Определите массовую долю соли в конечном растворе, а также массовые доли веществ в исходной смеси.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для начала определим, какие вещества содержались в исходной смеси карбоната и оксида кальция.

Пусть x - массовая доля карбоната кальция (CaCO3), тогда (1-x) - массовая доля оксида кальция (CaO).

Молярная масса CaCO3 = 100 г/моль
Молярная масса CaO = 56 г/моль

Термическое разложение CaCO3 приводит к образованию CO2 и распаду на CaO и CO2, поэтому масса газа равна массе CO2, то есть 44 г/моль.

m(CO2) = n(CO2) M(CO2)
73 л = n(CO2) 44 г/моль
n(CO2) = 73 л / 22,4 л/моль = 3,27 моль

Так как при разложении CaCO3 образуется также CaO, то n(CaO) = n(CO2) = 3,27 моль

Запишем уравнение химической реакции:

CaCO3 = CaO + CO2

Массы веществ в исходной смеси:

m(CaCO3) = x 100 г
m(CaO) = (1-x) 56 г

Из условия задачи: m(CaCO3) + m(CaO) = 400 г

x100 + (1-x)56 = 400
100x + 56 - 56x = 400
44x = 344
x = 7,82 %

Теперь найдем массовую долю CaO:

m(CaO) = (1-0,0782) * 56 = 51,30 г

Твердый остаток после разложения равен массе CaO, которая растворена в 4,3 кг соляной кислоты. Массовая доля соли в растворе:

m(CaCl2) = 51,3 г
m(Cl2) = 4,3 кг = 4300 г

Молярная масса CaCl2 = 111 г/моль
Молярная масса Cl2 = 71 г/моль

n(CaCl2) = m(CaCl2) / M(CaCl2) = 51,3 г / 111 г/моль = 0,463 моль
n(Cl2) = n(CaCl2) = 0,463 моль

m(Cl2) = n(Cl2) M(Cl2) = 0,463 моль 71 г/моль = 32,8 г

Массовая доля соли в растворе: 32,8 г / (51,3 г + 32,8 г) * 100 % = 39 %

Итак, массовые доли веществ в исходной смеси: CaCO3 - 7,82 %, CaO - 51,3 %, массовая доля соли в конечном растворе - 39 %.