дано:
- масса соляной кислоты в каждом стакане (m(HCl)) = 100 г
- массовая доля HCl = 7,30 %
- масса карбоната кальция (CaCO3) = 5,00 г
найти:
массу карбоната натрия (Na2CO3), которую нужно добавить во второй стакан.
решение:
1. Рассчитаем массу HCl в одном стакане:
m(HCl) = 0,0730 * 100 г = 7,30 г
2. Теперь рассчитаем количество вещества HCl:
M(HCl) = 36,46 г/моль
n(HCl) = m(HCl) / M(HCl) = 7,30 г / 36,46 г/моль ≈ 0,200 моль
3. При взаимодействии карбоната кальция с соляной кислотой происходит реакция:
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2↑ + H2O
Из уравнения видно, что 1 моль CaCO3 реагирует с 2 моль HCl. Следовательно, для 0,200 моль HCl потребуется:
n(CaCO3) = n(HCl) / 2 = 0,200 моль / 2 = 0,100 моль
4. Находим массу необходимого CaCO3:
M(CaCO3) = 100,09 г/моль
m(CaCO3) = n(CaCO3) * M(CaCO3) = 0,100 моль * 100,09 г/моль = 10,01 г
5. В первом стакане добавлено 5,00 г CaCO3, значит, фактически получится:
n(CaCO3(фак)) = 5,00 г / 100,09 г/моль ≈ 0,050 моль
6. Теперь определим, сколько моль HCl будет использовано при реакции с добавленным 5 г CaCO3:
n(HCl(исп)) = 2 * n(CaCO3(фак)) = 2 * 0,050 моль = 0,100 моль
7. После реакции в первом стакане останется:
n(HCl(остав)) = n(HCl(исход)) - n(HCl(исп)) = 0,200 моль - 0,100 моль = 0,100 моль HCl
8. Теперь найдем, сколько Na2CO3 необходимо, чтобы нейтрализовать оставшийся HCl:
Реакция между Na2CO3 и HCl:
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2↑ + H2O
Для 0,100 моль HCl понадобится:
n(Na2CO3) = n(HCl(остав)) / 2 = 0,100 моль / 2 = 0,050 моль
9. Рассчитаем массу Na2CO3:
M(Na2CO3) = 105,99 г/моль
m(Na2CO3) = n(Na2CO3) * M(Na2CO3) = 0,050 моль * 105,99 г/моль = 5,30 г
ответ:
Необходимая масса карбоната натрия составляет 5,30 г.