Вопрос школьника
При обработке карбида алюминия раствором соляной кислоты, масса которого 320 г и массовая доля HCl 22%, выделилось 6,72л (н.у) метана. Рассчитайте массовую долю соляной кислоты в полученном растворе
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать закон Дальтона о суммарном давлении газов в смеси. Согласно этому закону, суммарное давление газов в смеси равно сумме парциальных давлений каждого газа.
Метан, выделившийся при обработке карбида алюминия раствором соляной кислоты, является одним из газов в смеси. Парциальное давление метана можно рассчитать по формуле:
P(CH4) = n(CH4) * R * T / V,
где n(CH4) — количество молей метана, выделившегося при реакции, R — универсальная газовая постоянная, T — температура в Кельвинах, V — объем газа.
Для расчета количества молей метана необходимо использовать уравнение реакции:
Al4C3 + 12HCl → 4AlCl3 + 3CH4
Из уравнения видно, что на каждый мол метана необходимо 4 моля карбида алюминия и 12 молей соляной кислоты. Таким образом, количество молей метана можно рассчитать по формуле:
n(CH4) = V * P / (R * T) = 6.72 * 10^3 / (8.31 * 293) * (101325 / 760) = 0.357 моль
Количество молей соляной кислоты, использованной при реакции, равно:
n(HCl) = 12 * n(CH4) = 4.28 моль
Масса использованной соляной кислоты равна:
m(HCl) = n(HCl) * M(HCl) = 4.28 * 36.5 = 156.22 г
Таким образом, массовая доля соляной кислоты в полученном растворе равна:
w(HCl) = m(HCl) / m(раствора) * 100% = 156.22 / 320 * 100% = 48.82%
