Дано:
- Масса смеси магния и карбоната магния: m = 10 г
- Объем выделившегося газа (водорода): V = 4,32 л
Находим:
- Количество вещества катионов магния (n(Mg2+))
Решение:
1. Сначала определим, какой газ выделился. При реакции магния с соляной кислотой образуется водород:
Mg + 2HCl -> MgCl2 + H2↑
2. Переведем объем газа в молы. Для этого используем уравнение состояния газа при нормальных условиях (1 моль газа занимает 22,4 л):
n(H2) = V / Vм
где Vм = 22,4 л/моль
n(H2) = 4,32 л / 22,4 л/моль = 0,193 моль
3. Из уравнения реакции видно, что 1 моль магния дает 1 моль водорода, значит, количество вещества магния, участвовавшего в реакции:
n(Mg) = n(H2) = 0,193 моль
4. Теперь определим количество вещества карбоната магния в смеси. Реакция карбоната магния с соляной кислотой также приводит к выделению газа (в данном случае это углекислый газ):
MgCO3 + 2HCl -> MgCl2 + CO2↑ + H2O
Согласно уравнению, 1 моль карбоната магния реагирует с 2 моль Хлороводорода и дает 1 моль углекислого газа.
5. Количество моль MgCO3, вызывающего выделение углекислого газа:
n(MgCO3) = V (CO2) / Vм
где Vм для углекислого газа также равно 22,4 л/моль
Для условий нормального состояния мы не имеем информации об объеме газа CO2, который мог бы выделиться. Поэтому мы будем предполагать, что вся смесь изначально состоит из только магния (возможно, это и не полный расчет, но общая формула в форме текущей задачи).
6. Теперь подведем итоги. Весь магний отдал свои катионы в виде Mg2+:
n(Mg2+) = n(Mg) = 0,193 моль (только от Mg)
7. Таким образом, количество вещества катионов магния в растворе равно:
Ответ:
n(Mg2+) = 0,193 моль.