Гидрид кальция внесли в избыток раствора соляной кислоты (масса раствора кислоты 150г, массовая доля HCl 20%). При этом выделилось 6,72л (н.у.) водорода. Рассчитайте массовую долю хлорида кальция в полученном растворе.
Гидрид кальция внесли в избыток раствора соляной кислоты (масса раствора кислоты 150г, массовая доля HCl 20%). При этом выделилось 6,72л (н.у.) водорода. Рассчитайте массовую долю хлорида кальция в полученном растворе.
Для решения данной задачи выполним несколько шагов: реакция, расчёты количества вещества, масс и массовой доли.
Реакция взаимодействия гидрида кальция с соляной кислотой: [ \text{CaH}_2 + 2\text{HCl} \rightarrow \text{CaCl}_2 + 2\text{H}_2 ] Гидрид кальция реагирует с соляной кислотой, образуя хлорид кальция и выделяя водород.
Расчёт количества водорода: Объем водорода при нормальных условиях (0°C, 1 атм) составляет 6,72 л. Используем идеальное газовое уравнение для расчета количества молей водорода: [ n = \frac{V}{V_m}, \text{где } Vm = 22.4 \text{ л/моль} ] [ n{\text{H}_2} = \frac{6.72}{22.4} = 0.3 \text{ моль} ]
Расчет количества HCl: Исходя из уравнения реакции, 2 моль HCl расходуется на 1 моль (\text{H}2), следовательно: [ n{\text{HCl}} = 2 \times 0.3 = 0.6 \text{ моль} ]
Масса HCl в растворе: Массовая доля HCl в растворе составляет 20%, следовательно: [ m{\text{HCl, исход.}} = 0.2 \times 150 \text{ г} = 30 \text{ г} ] Молярная масса HCl равна 36.5 г/моль, так что: [ n{\text{HCl, исход.}} = \frac{30}{36.5} \approx 0.82 \text{ моль} ]
Расчет массы CaCl2: Молярная масса CaCl2 составляет (40.08 + 2 \times 35.45 = 110.98 \text{ г/моль}). По уравнению реакции, количества CaCl2 и (\text{H}2) равны, следовательно: [ m{\text{CaCl}_2} = 0.3 \text{ моль} \times 110.98 \text{ г/моль} = 33.294 \text{ г} ]
Масса конечного раствора: Изначальная масса раствора составляла 150 г, из которой 30 г — это HCl. Масса воды в растворе: [ m{\text{воды}} = 150 \text{ г} - 30 \text{ г} = 120 \text{ г} ] Водород улетучивается, и его массу можно не учитывать. Таким образом, масса конечного раствора: [ m{\text{раствора, конеч.}} = 120 \text{ г} + 33.294 \text{ г} = 153.294 \text{ г} ]
Массовая доля CaCl2: [ w_{\text{CaCl}_2} = \frac{33.294 \text{ г}}{153.294 \text{ г}} \approx 0.2171 \text{ или } 21.71\% ]
Таким образом, массовая доля хлорида кальция в полученном растворе составляет примерно 21.71%.
Для решения данной задачи необходимо выразить количество водорода, выделившегося при реакции, через количество вещества гидрида кальция и количество вещества хлорида кальция, а затем рассчитать массовую долю хлорида кальция в растворе.
Рассчитаем количество вещества водорода, выделившегося при реакции: 6,72 л водорода при н.у. соответствуют 0,3 моль (по формуле V = n * 22,4 л/моль). Так как гидрид кальция реагирует с соляной кислотой по уравнению CaH2 + 2HCl -> CaCl2 + 2H2, то количество вещества хлорида кальция равно половине количества вещества водорода, то есть 0,15 моль.
Рассчитаем массу хлорида кальция в растворе: Молярная масса CaCl2 = 40,1 г/моль (Ca) + 35,5 г/моль (Cl) * 2 = 110,1 г/моль. Следовательно, масса хлорида кальция в 0,15 моль равна 16,52 г.
Рассчитаем массу раствора соляной кислоты: Масса HCl в растворе = 150 г 0,2 = 30 г. Масса воды в растворе = 150 г - 30 г = 120 г. Массовая доля хлорида кальция в растворе: 16,52 г / (16,52 г + 120 г) 100% = 12,1%.
Итак, массовая доля хлорида кальция в полученном растворе составляет 12,1%.
Для решения данной задачи необходимо сначала найти количество молей водорода, выделившегося при реакции гидрида кальция с соляной кислотой, затем определить количество молей хлорида кальция и, наконец, вычислить массовую долю хлорида кальция в полученном растворе.
