дано:
- масса смеси карбоната магния и сульфида щелочного металла = 24,6 г
- масса хлоридов после реакции = 30,7 г
- плотность газа = 1,8155 г/дм3
найти:
- металл в смеси
- массовую долю карбоната магния в исходной смеси
решение:
1. Рассмотрим уравнение реакции карбоната магния (MgCO3) с соляной кислотой (HCl):
MgCO3 + 2 HCl → MgCl2 + CO2 + H2O
Далее рассмотрим реакцию сульфида щелочного металла (например, Na2S) с соляной кислотой:
Na2S + 2 HCl → 2 NaCl + H2S
2. Плотность образовавшегося газа (H2S) равна 1,8155 г/дм3. Найдем молярную массу H2S:
M(H2S) = 2(1) + 32 = 34 г/моль
3. Используем формулу для расчета массы газа:
p = m / V
где p - плотность, m - масса, V - объем.
Объем газа можно выразить через массу и плотность:
V = m / p
Подставляя плотность:
V = m / 1,8155
4. Подсчитаем массу газа, выделившегося при реакции. Поскольку мы знаем, что газом может быть H2S, найдем его массу. Обозначим массу газа как m_gas. Тогда находим объем:
V = m_gas / 1,8155
5. Теперь по уравнению реакции определим:
1 моль H2S соответствует 1 моль HCl. Таким образом, можем найти количество молей H2S:
n(H2S) = m_gas / M(H2S) = m_gas / 34
6. Из уравнения реакции видно, что 1 моль MgCO3 дает 1 моль H2O и 1 моль CO2, а 1 моль Na2S дает 2 моль HCl. Это означает, что количество моль HCl, необходимое для реакции с обеими солями, равно:
n(HCl) = n(MgCO3) + 2*n(Na2S)
7. Обозначим:
m(MgCO3) = x
m(Na2S) = 24,6 - x
Для хлоридов (MgCl2 и NaCl) общая масса хлоридов составит:
m(Cl) = m(MgCl2) + m(NaCl) = (x / 84) * 95 + ((24,6 - x) / 58) * 58
Где 84 г/моль — это молярная масса MgCO3, а 58 г/моль — это молярная масса Na2S.
8. Теперь подставим все известные значения:
30,7 = ((x / 84) * 95) + (24,6 - x)
30,7 = 1,13095x + 24,6 - x
30,7 - 24,6 = (1,13095 - 1)x
6,1 = 0,13095x
x ≈ 46,6 г
9. Массовая доля карбоната магния в смеси:
w(MgCO3) = m(MgCO3) / m(смеси) = x / 24,6
10. Теперь подставим значение x:
w(MgCO3) = 46,6 / 24,6 ≈ 0,846 или 84,6%
ответ:
Металл в смеси - натрий (Na). Массовая доля карбоната магния в исходной смеси составляет 84,6 %.