Дано:
- Масса раствора (m_раствор) = 50,4 кг
- Массовая доля хлороводорода (w_HCl) = 2,0 %
- Масса карбоната кальция (m_CaCO3) = 16,8 кг
Найти:
Объём газа (V_H2) при нормальных условиях, образующегося в результате реакции.
Реакция между карбонатом кальция и хлороводородом:
CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + H2O + CO2↑
1. Вычислим массу хлороводорода в растворе.
Масса HCl (m_HCl) = m_раствор * w_HCl / 100
m_HCl = 50,4 * 2,0 / 100 = 1,008 кг
2. Найдём количество вещества хлороводорода.
Молярная масса HCl ≈ 36,5 г/моль
n_HCl = m_HCl / M_HCl
n_HCl = (1,008 * 1000) / 36,5 ≈ 27,6 моль
3. Найдём количество вещества карбоната кальция.
Молярная масса CaCO3 ≈ 100 г/моль
n_CaCO3 = m_CaCO3 / M_CaCO3
n_CaCO3 = (16,8 * 1000) / 100 = 168 моль
4. Определим ограничивающий реагент.
Согласно уравнению реакции, 1 моль CaCO3 реагирует с 2 моль HCl.
Следовательно, для 168 моль CaCO3 потребуется 2 * 168 = 336 моль HCl.
Поскольку у нас только 27,6 моль HCl, то хлороводород является ограничивающим реагентом.
5. Вычислим количество образовавшегося углекислого газа (CO2).
Согласно уравнению реакции, 2 моль HCl дают 1 моль CO2.
Количество молей CO2 будет равно:
n_CO2 = n_HCl / 2
n_CO2 = 27,6 / 2 = 13,8 моль
6. Найдём объём углекислого газа при нормальных условиях.
При нормальных условиях 1 моль газа занимает объём 22,4 л.
V_CO2 = n_CO2 * 22,4
V_CO2 = 13,8 * 22,4 ≈ 309,12 л
Ответ:
Объём образовавшегося газа (CO2) составляет примерно 309,12 литров при нормальных условиях.