Вопрос школьника
На 0,9 моль карбоната кальция подействовали 540 мл 8%-ной соляной кислоты (ρ = 1,04 г/см3). Какой газ и сколько его по объему выделится?
Ответ от учителя
Уравнение реакции между карбонатом кальция и соляной кислотой:
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
Молярная масса CaCO3 = 100 г/моль
Масса 0,9 моль CaCO3 = 90 г
Масса HCl в 540 мл 8%-ного раствора:
8 г/100 мл × 540 мл = 43,2 г
Молярная масса HCl = 36,5 г/моль
Количество молей HCl = 43,2 г / 36,5 г/моль = 1,18 моль
Из уравнения реакции видно, что на 1 моль CaCO3 выделяется 1 моль CO2. Значит, на 0,9 моль CaCO3 выделится 0,9 моль CO2.
Объем CO2 можно найти по уравнению состояния идеального газа:
V = nRT/P
где V — объем газа, n — количество молей газа, R — универсальная газовая постоянная (0,0821 л·атм/моль·К), T — температура в Кельвинах, P — давление газа в атмосферах.
Давление газа можно найти по уравнению:
P = ρgh
где ρ — плотность жидкости (соляной кислоты), g — ускорение свободного падения (9,81 м/с2), h — высота столба жидкости (в метрах).
Плотность соляной кислоты:
ρ = 1,04 г/см3
Высота столба жидкости:
h = 540 мл × 1 см3/мл ÷ 1000 см/м = 0,54 м
Давление газа:
P = 1,04 г/см3 × 9,81 м/с2 × 0,54 м = 5,5 кПа
Температура можно принять равной комнатной (около 298 К).
Тогда объем CO2:
V = 0,9 моль × 0,0821 л·атм/моль·К × 298 К / 5,5 кПа = 43 л
Ответ: выделится 0,9 моль CO2, что при комнатной температуре и давлении составляет 43 л.
