Решение: Массовая доля кислоты в растворе
При нагревании карбоната магния часть вещества разложилась. При этом выделилось 5,6 л газа и образовалось 18,4 г твёрдого остатка. Остаток растворили в 365 г соляной кислоты, при этом массовая доля кислоты в конечном растворе составила 2,9%. Вычислите массовую долю соляной кислоты в исходном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления, указывая единицы измерения искомых физических величин.
Решение по шагам
10 шаговПри нагревании карбоната магния протекает реакция:
$$\mathrm{MgCO_3 \xrightarrow{t} MgO + CO_2}$$Количество вещества выделившегося углекислого газа:
$$n(\mathrm{CO_2}) = \dfrac{V(\mathrm{CO_2})}{V_m} = \dfrac{5{,}6\ \text{л}}{22{,}4\ \text{л/моль}} = 0{,}25\ \text{моль}$$По уравнению реакции разложилось 0,25 моль карбоната магния, а масса образовавшегося оксида магния равна:
$$n(\mathrm{MgO}) = 0{,}25\ \text{моль};\quad m(\mathrm{MgO}) = 0{,}25 \cdot 40 = 10{,}0\ \text{г}$$В твёрдом остатке осталось неразложившееся количество карбоната магния:
$$m(\mathrm{MgCO_3}) = 18{,}4 - 10{,}0 = 8{,}4\ \text{г};\quad n(\mathrm{MgCO_3}) = \dfrac{8{,}4}{84} = 0{,}10\ \text{моль}$$Оксид магния и карбонат магния реагируют с соляной кислотой:
$$\mathrm{MgO + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2O};\quad \mathrm{MgCO_3 + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2O + CO_2}$$Количество вещества и масса соляной кислоты, израсходованной на реакции:
$$n(\mathrm{HCl}) = 2\left(0{,}25 + 0{,}10\right) = 0{,}70\ \text{моль};\quad m(\mathrm{HCl})_{\text{расх.}} = 0{,}70 \cdot 36{,}5 = 25{,}55\ \text{г}$$При взаимодействии неразложившегося карбоната магния выделилось дополнительно 0,10 моль углекислого газа, то есть 4,4 г. Масса конечного раствора с учётом выделения газа:
$$m_{\text{кон. раствора}} = 365 + 18{,}4 - 4{,}4 = 379{,}0\ \text{г}$$Масса соляной кислоты в конечном растворе составляет:
$$m(\mathrm{HCl})_{\text{кон.}} = 0{,}029 \cdot 379{,}0 = 10{,}991\ \text{г}$$Масса соляной кислоты в исходном растворе равна сумме израсходованной и оставшейся кислот:
$$m(\mathrm{HCl})_{\text{исх.}} = 25{,}55 + 10{,}991 = 36{,}541\ \text{г}$$Массовая доля соляной кислоты в исходном растворе:
$$\omega(\mathrm{HCl}) = \dfrac{36{,}541}{365} \cdot 100\% \approx 10{,}0\%$$Массовая доля соляной кислоты в исходном растворе равна 10,0%.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Не учитывать неразложившийся карбонат магния в составе твёрдого остатка.
Не учитывать выделение углекислого газа при растворении остатка в кислоте при расчёте массы конечного раствора.
Рассчитать массовую долю кислоты по массе конечного раствора вместо исходного.
Считать, что на 1 моль оксида или карбоната магния расходуется 1 моль соляной кислоты, хотя по уравнениям расходуется 2 моль.