Запишем уравнения протекающих реакций:
1) CaCO3 = CaO + CO2↑
2) CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑ + H2O
3) CaO + 2HCl = CaCl2 + H2O
По уравнению реакции (1) рассчитаем количество вещества образовавшегося CO2:
n(CO2) = V(CO2) / Vm = 4,48 л / 22,4 л/моль = 0,2 моль
Из уравнения реакции (1) определим количество вещества образовавшегося оксида кальция:
n(CaO) = n(CO2) = 0,2 моль
Найдем массу образовавшегося оксида кальция:
m(CaO) = n(CaO) * M(CaO) = 0,2 моль * 56 г/моль = 11,2 г
Рассчитаем массу неразложившегося карбоната кальция в остатке:
m(CaCO3)остаток = m(остаток) – m(CaO) = 41,2 г – 11,2 г = 30 г
Определим количество вещества неразложившегося карбоната кальция в остатке:
n(CaCO3)остаток = m(CaCO3)остаток / M(CaCO3) = 30 г / 100 г/моль = 0,3 моль
Найдем количество вещества хлорида кальция, образовавшегося по уравнениям (2) и (3):
n(CaCl2) = n(CaO) + n(CaCO3)остаток = 0,2 + 0,3 = 0,5 моль
Рассчитаем массу хлорида кальция, образовавшегося по уравнениям (2) и (3):
m(CaCl2) = n(CaCl2) * M(CaCl2) = 0,5 моль * 111 г/моль = 55,5 г
Найдем количество вещества углекислого газа, образовавшегося по реакции (2):
n(CO2) = n(CaCO3)остаток = 0,3 моль
Рассчитаем массу углекислого газа, образовавшегося по реакции (2):
m(CO2) = n(CO2) * M(CO2) = 0,3 моль * 44 г/моль = 13,2 г
Определим массу раствора:
m(р-ра) = 41,2 + 465,5 – 13,2 = 493,5 г
Рассчитаем массовую долю хлорида кальция в растворе:
w(CaCl2) = m(CaCl2) / m(р-ра) = 55,5 / 493,5 = 0,112 или 11,2%