Для начала найдем количество молекул азотной кислоты в 120 мл ее раствора. Масса азотной кислоты в растворе равна: mNH3NH3NH3 = V ρ c, где V - объем раствора, ρ - плотность раствора, c - массовая доля азотной кислоты.
mNH3NH3NH3 = 120 мл 1,03 г/мл 0,07 = 8,316 г.
Следовательно, количество молекул азотной кислоты в растворе равно: nNH3NH3NH3 = mNH3NH3NH3 / MNH3NH3NH3, где MNH3NH3NH3 - молярная масса азотной кислоты.
Так как азотная кислота реагирует с карбидом кальция по уравнению: CaC2 + 2NH3 → CaCN2 + 2H2, то для полной нейтрализации 1 моль CaC2 требуется 2 моля NH3.
То есть для 0,2 моль CaC2 потребуется 0,4 моль NH3. То есть, общее количество молекул NH3 после реакции будет равно 0,489 моль - 0,4 моль = 0,089 моль.
Теперь найдем массу 20%-ной соляной кислоты, необходимой для полной нейтрализации: mHClHClHCl = nHClHClHCl * MHClHClHCl, где MHClHClHCl - молярная масса соляной кислоты.
Для начала найдем количество молекул азотной кислоты в 120 мл ее раствора. Масса азотной кислоты в растворе равна:
mNH3NH3NH3 = V ρ c,
где V - объем раствора, ρ - плотность раствора, c - массовая доля азотной кислоты.
mNH3NH3NH3 = 120 мл 1,03 г/мл 0,07 = 8,316 г.
Следовательно, количество молекул азотной кислоты в растворе равно:
nNH3NH3NH3 = mNH3NH3NH3 / MNH3NH3NH3,
где MNH3NH3NH3 - молярная масса азотной кислоты.
MNH3NH3NH3 = 14 + 3 * 1 = 17 г/моль,
nNH3NH3NH3 = 8,316 г / 17 г/моль ≈ 0,489 моль.
Теперь найдем количество молекул карбида кальция:
nCaC2CaC2CaC2 = mCaC2CaC2CaC2 / MCaC2CaC2CaC2,
где MCaC2CaC2CaC2 - молярная масса карбида кальция.
MCaC2CaC2CaC2 = 40 + 2 * 12 = 64 г/моль,
nCaC2CaC2CaC2 = 12,8 г / 64 г/моль = 0,2 моль.
Так как азотная кислота реагирует с карбидом кальция по уравнению:
CaC2 + 2NH3 → CaCN2 + 2H2,
то для полной нейтрализации 1 моль CaC2 требуется 2 моля NH3.
То есть для 0,2 моль CaC2 потребуется 0,4 моль NH3. То есть, общее количество молекул NH3 после реакции будет равно 0,489 моль - 0,4 моль = 0,089 моль.
Теперь найдем массу 20%-ной соляной кислоты, необходимой для полной нейтрализации:
mHClHClHCl = nHClHClHCl * MHClHClHCl,
где MHClHClHCl - молярная масса соляной кислоты.
MHClHClHCl = 1 + 35,5 = 36,5 г/моль,
nHClHClHCl = 0,089 моль,
mHClHClHCl = 0,089 моль * 36,5 г/моль = 3,2485 г.
Объем 20%-ной соляной кислоты равен:
VHClHClHCl = mHClHClHCl / c∗ρ(HCl)c * ρ(HCl)c∗ρ(HCl),
где c - массовая доля кислоты, ρHClHClHCl - плотность кислоты.
c = 0,20, ρHClHClHCl = 1,10 г/мл,
VHClHClHCl = 3,2485 г / 0,20∗1,100,20 * 1,100,20∗1,10 = 14,76 мл.
Таким образом, необходимо добавить 14,76 мл 20%-ной соляной кислоты для полной нейтрализации смеси.