Образец массой 1,18 г, содержащий калий и кальций, полностью растворили в избытке воды. Полученный раствор нейтрализовали соляной кислотой. На нейтрализацию было затрачено HCl химическим количеством 0,040 моль. Определите массовую долю кальция в исходном образце.
от

1 Ответ

дано:
- масса образца (m) = 1,18 г
- количество вещества HCl (n(HCl)) = 0,040 моль

найти:
- массовую долю кальция в исходном образце.

решение:
1. Реакция между соляной кислотой (HCl) и калием (K) и кальцием (Ca) может быть записана как:
   - K + HCl → KCl + 1/2 H2
   - Ca + 2 HCl → CaCl2 + H2

2. Для нейтрализации 0,040 моль HCl:
   - Калию требуется 1 моль HCl на 1 моль K.
   - Кальцию требуется 2 моль HCl на 1 моль Ca.

3. Пусть n(K) - количество молей калия, а n(Ca) - количество молей кальция. Тогда можно записать уравнение для количества HCl:
   n(HCl) = n(K) + 2*n(Ca)

4. Известно, что суммарное количество молей K и Ca реагирует с HCl:
   0,040 = n(K) + 2*n(Ca)

5. Также необходимо выразить массу каждого металла через их количества:
   - m(K) = n(K) * M(K), где M(K) = 39,1 г/моль
   - m(Ca) = n(Ca) * M(Ca), где M(Ca) = 40,0 г/моль

6. Общая масса образца:
   m(K) + m(Ca) = 1,18 г
   n(K) * M(K) + n(Ca) * M(Ca) = 1,18 г

   Подставим массы:
   n(K) * 39,1 + n(Ca) * 40,0 = 1,18

7. Теперь у нас есть система уравнений:
   1) 0,040 = n(K) + 2*n(Ca)
   2) 39,1*n(K) + 40,0*n(Ca) = 1,18

8. Решим систему. Из первого уравнения выразим n(K):
   n(K) = 0,040 - 2*n(Ca)

9. Подставим это значение во второе уравнение:
   39,1*(0,040 - 2*n(Ca)) + 40,0*n(Ca) = 1,18
   1,564 - 78,2*n(Ca) + 40,0*n(Ca) = 1,18
   -38,2*n(Ca) = 1,18 - 1,564
   -38,2*n(Ca) = -0,384
   n(Ca) ≈ 0,0100 моль

10. Подставим n(Ca) обратно, чтобы найти n(K):
    n(K) ≈ 0,040 - 2*0,0100
    n(K) ≈ 0,0200 моль

11. Теперь найдём массы K и Ca:
    m(K) = n(K) * M(K) = 0,0200 моль * 39,1 г/моль ≈ 0,782 г
    m(Ca) = n(Ca) * M(Ca) = 0,0100 моль * 40,0 г/моль ≈ 0,400 г

12. Найдем массовую долю кальция в образце:
    массовая доля Ca = (m(Ca) / m) * 100%
    массовая доля Ca = (0,400 г / 1,18 г) * 100% ≈ 33,90%

ответ:
Массовая доля кальция в исходном образце составляет приблизительно 33,90%.
от