Дано:
- Масса раствора соляной кислоты m_solution = 320 г.
- Массовая доля HCl в растворе C_HCl = 22%.
- Объем выделившегося метана V_CH4 = 6.72 л (н.у.).
Найти:
1. Массовую долю HCl в полученном растворе после реакции.
Решение:
1. Найдем массу HCl в исходном растворе:
m_HCl = C_HCl * m_solution = 0.22 * 320 г = 70.4 г.
2. Рассчитаем количество молей метана, выделившегося в результате реакции:
При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22.4 л.
n_CH4 = V_CH4 / 22.4 л/моль = 6.72 л / 22.4 л/моль ≈ 0.300 моль.
3. Записываем уравнение реакции между карбидом алюминия (Al4C3) и соляной кислотой:
Al4C3 + 12 HCl → 4 AlCl3 + 3 CH4.
Из уравнения видно, что на 3 моль CH4 требуется 12 моль HCl. Следовательно, на 1 моль CH4 потребуется:
12/3 = 4 моль HCl.
Для 0.300 моль CH4 потребуется:
n_HCl_required = 0.300 моль * 4 = 1.200 моль HCl.
4. Теперь найдем массу HCl, необходимую для реакции:
Молярная масса HCl ≈ 36.5 г/моль.
m_HCl_required = n_HCl_required * M_HCl = 1.200 моль * 36.5 г/моль = 43.8 г.
5. Теперь определим массу HCl, оставшуюся в растворе после реакции:
m_HCl_remaining = m_HCl - m_HCl_required = 70.4 г - 43.8 г = 26.6 г.
6. Найдем объем раствора после реакции. Предположим, что объем изменения незначителен, и он остается равным 320 г.
7. Рассчитаем массовую долю HCl в полученном растворе:
C_HCl_final = m_HCl_remaining / m_solution * 100% = (26.6 г / 320 г) * 100% ≈ 8.31%.
Ответ:
Массовая доля HCl в полученном растворе составляет примерно 8.31%.