Question

Смесь оксида магия и карбоната магния массой 20,5 г нагрели до постоянной массы, при этом масса смеси уменьшилась на 5,5 г. После этого твердый остаток полностью прореагировал с раствором серной кислоты с массовой долей 28% и плотностью 1,2 г/мл. Вычислите объем раствора серной кислоты, необходимый для растворения этого остатка. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения исходных физических величин).

Answer 1

При нагревании карбонат магния разлагается до оксида магния и углекислого газа: MgCO3 → MgO + CO2 (I)
Оксид магния реагирует с раствором серной кислоты по уравнению: MgO + H2SO4 → MgSO4 + H2O (II)
Масса смеси оксида и карбоната магния уменьшилась за счет выделившегося углекислого газа.
Вычислим количество образовавшегося углекислого газа: ν(CO2) = m(CO2)/M(CO2) = 5,5 г /44 г/моль = 0,125 моль.
По уравнению реакции (I) ν(CO2) = νI(MgO), следовательно, νI(MgO) = 0,125 моль.
Вычислим массу прореагировавшего карбоната магния: m(MgCO3) = ν(MgCO3) ∙ M(MgCO3) = 84 г/моль ∙ 0,125 моль = 10,5 г.
Вычислим массу и количество вещества оксида магния в исходной смеси: m(MgO) = m(смеси) − m(MgCO3) = 20,5 г – 10,5 г = 10 г; ν(MgO) = m(MgO)/M(MgO) = 10 г/40 г/моль = 0,25 моль.
Общее количество оксида магния равно: νобщ.(MgO) = νI(MgO) + ν(MgO) = 0,25 моль + 0,125 моль = 0,375 моль;
По уравнению реакции (II) νобщ.(MgO) = ν(H2SO4), следовательно, ν(H2SO4) = 0,375 моль.
Вычислим массу серной кислоты: m(H2SO4) = ν(H2SO4) ∙ M(H2SO4) = 0,375 моль ∙ 98 г/моль = 36,75 г.
Вычислим массу и объем раствора серной кислоты: m(р-ра H2SO4) = m(H2SO4)/ω(H2SO4) ∙ 100% = 36,75 г/28% ∙ 100% = 131,25 г; V(р-ра H2SO4) = m(р-ра H2SO4)/ρ(р-ра H2SO4) = 131,25 г/1,2 г/мл = 109,375 мл.