дано:
- масса мелка = 40 г
- массовая доля нерастворимых примесей в мелке = 3,00 %
- объём соляной кислоты = 400 см³
- плотность соляной кислоты = 1,078 кг/дм³
- массовая доля HCl = 14,0 %
найти: массовые доли хлорида кальция и воды в полученном растворе
решение:
1. Найдем массу нерастворимых примесей в мелке:
масса примесей = 40 г * 3,00 % = 40 г * 0,03 = 1,2 г.
2. Рассчитаем массу растворимого вещества (гидроксида кальция):
масса CaCO3 (мел) = масса мелка - масса примесей
масса CaCO3 = 40 г - 1,2 г = 38,8 г.
3. Теперь найдем количество вещества CaCO3:
молярная масса CaCO3 = 40 г/моль (Ca) + 12 г/моль (C) + 3*16 г/моль (O) = 100 г/моль.
количество вещества CaCO3 = масса / молярная масса
количество вещества CaCO3 = 38,8 г / 100 г/моль = 0,388 моль.
4. В реакции с соляной кислотой CaCO3 реагирует с HCl по уравнению:
CaCO3 + 2HCl -> CaCl2 + H2O + CO2.
Это значит, что 1 моль CaCO3 дает 1 моль CaCl2.
Следовательно, количество вещества CaCl2 будет равно количеству вещества CaCO3:
количество вещества CaCl2 = 0,388 моль.
5. Найдем массу полученного хлорида кальция (CaCl2):
молярная масса CaCl2 = 40 г/моль (Ca) + 2*35,5 г/моль (Cl) = 111 г/моль.
масса CaCl2 = количество вещества * молярная масса
масса CaCl2 = 0,388 моль * 111 г/моль = 42,88 г.
6. Теперь рассчитаем массу раствора соляной кислоты:
масса HCl в растворе = объем * плотность * массовая доля HCl,
сначала переведем объем в дм³:
400 см³ = 0,4 дм³.
масса раствора = 0,4 дм³ * 1,078 кг/дм³ * 1000 г/кг = 431,2 г.
масса HCl = 431,2 г * 14,0 % = 431,2 г * 0,14 = 60,37 г.
7. Таким образом, масса воды в растворе:
масса воды = масса раствора - масса HCl
масса воды = 431,2 г - 60,37 г ≈ 370,83 г.
8. Найдем общую массу полученного раствора:
общая масса раствора = масса CaCl2 + масса воды
общая масса раствора = 42,88 г + 370,83 г ≈ 413,71 г.
9. Теперь рассчитаем массовые доли компонентов:
массовая доля CaCl2 = масса CaCl2 / общая масса раствора * 100%
массовая доля CaCl2 = 42,88 г / 413,71 г * 100% ≈ 10,37 %.
массовая доля воды = масса воды / общая масса раствора * 100%
массовая доля воды = 370,83 г / 413,71 г * 100% ≈ 89,63 %.
ответ: массовая доля хлорида кальция составляет примерно 10,37 %, массовая доля воды составляет примерно 89,63 %.