Нитрид лития и соляная кислота реагируют с образованием двух солей – хлоридов лития и аммония: Li3N + 4HCl → 3LiCl + NH4Cl (I)
Вычислим количество вещества соляной кислоты и нитрида лития, реагирующих между собой: mисх.(HCl) = m(р-ра HCl) • ω(HCl) = 365 г • 0,1 = 36,5 г, отсюда νисх.(HCl) = mисх.(HCl)/M(HCl) = 36,5 г/36,5 г/моль = 1 моль; νисх.(Li3N) = mисх.(Li3N)/M(Li3N) = 3,5 г/35 г/моль = 0,1 моль.
Вычислим количество непрореагировавшей по реакции (I) соляной кислоты: νост.I(HCl) = νисх.(HCl) − 4νисх.(Li3N) = 1 моль − 4 • 0,1 моль = 0,6 моль.
Вычислим количество вещества карбоната кальция: νисх.(CaCO3) = mисх.(CaCO3)/M(CaCO3) = 20 г/100 г/моль = 0,2 моль.
Поскольку по условию задачи νост.I(HCl) = 3νисх.(CaCO3), с карбонатом кальция взаимодействует избыток соляной кислоты с выделением углекислого газа и образованием хлорида кальция: CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O (II)
νост.II(HCl) = νост.I(HCl) − νисх.(CaCO3) = 0,6 моль − 2 • 0,2 моль = 0,2 моль; mост.II(HCl) = νост.II(HCl) • M(HCl) = 0,2 моль • 36,5 г/моль = 7,3 г.
Для расчета в дальнейшем массы конечного раствора необходимо знать массы выделяющего по реакции (II) углекислого газа: ν(CO2) = ν(CaCO3) = 0,2 моль; m(CO2) = ν(CO2) • M(CO2) = 0,2 моль • 44 г/моль = 8,8 г.
Масса полученного раствора вычисляем по формуле равна: m(р-ра) = mисх.(р-ра HCl) + mисх.(Li3N) + m(CaCO3) − m(CO2) = 365 г + 3,5 г + 20 г – 8,8 г = 379,7 г.
Массовая доля соляной кислоты равна: ωост.II(HCl) = m ост.II(HCl)/m(р-ра) • 100% = 7,3 г/379,7 г • 100% = 1,92%.