Как решить задачу по химии? К 54,1 мл 20,8% раствора азотной кислоты(плотность 1.12 г/мл) добавили карбонат кальция. в результате выделилось 1,12 л газа(н.у). рассчитать состав полученного раствора в массовых долях
Сначала найдем массу раствора: mраствора=V⋅ρ=54.1 мл⋅1.12 г/мл=60.672 г
m_{\text{раствора}} = V \cdot \rho = 54.1 \, \text{мл} \cdot 1.12 \, \text{г/мл} = 60.672 \, \text{г} mраствора=V⋅ρ=54.1мл⋅1.12г/мл=60.672г
Теперь вычислим массу азотной кислоты: mHNO<em>3=C⋅m</em>раствора=0.208⋅60.672 г=12.6 г
m_{\text{HNO}<em>3} = C \cdot m</em>{\text{раствора}} = 0.208 \cdot 60.672 \, \text{г} = 12.6 \, \text{г} mHNO<em>3=C⋅m</em>раствора=0.208⋅60.672г=12.6г
Выделение газа CO2CO₂CO2:
В результате реакции с карбонатом кальция выделяется углекислый газ CO2CO₂CO2. Уравнение реакции выглядит следующим образом: CaCO3+2HNO3→Ca(NO3)2+CO2+H2O
\text{CaCO}_3 + 2\text{HNO}_3 \rightarrow \text{Ca(NO}_3\text{)}_2 + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} CaCO3+2HNO3→Ca(NO3)2+CO2+H2O
Из уравнения видно, что 1 моль CaCO₃ реагирует с 2 молями HNO₃ и выделяет 1 моль CO₂.
Найдем количество молей CO₂, выделившегося при реакции, используя объем газа: nCO2=VVm=1.12 л22.4 л/моль≈0.05 моль
n_{\text{CO}_2} = \frac{V}{V_m} = \frac{1.12 \, \text{л}}{22.4 \, \text{л/моль}} \approx 0.05 \, \text{моль} nCO2=VmV=22.4л/моль1.12л≈0.05моль
Поскольку 1 моль CO₂ выделяет 2 моли HNO₃, то количество моль HNO₃, задействованное в реакции: nHNO<em>3=2⋅n</em>CO2=2⋅0.05=0.1 моль
n_{\text{HNO}<em>3} = 2 \cdot n</em>{\text{CO}_2} = 2 \cdot 0.05 = 0.1 \, \text{моль} nHNO<em>3=2⋅n</em>CO2=2⋅0.05=0.1моль
Масса HNO₃ в растворе: mHNO<em>3,remaining=m</em>HNO<em>3−m</em>HNO3,reag=12.6 г−6.3 г=6.3 г
m_{\text{HNO}<em>3,\text{remaining}} = m</em>{\text{HNO}<em>3} - m</em>{\text{HNO}_3,\text{reag}} = 12.6 \, \text{г} - 6.3 \, \text{г} = 6.3 \, \text{г} mHNO<em>3,remaining=m</em>HNO<em>3−m</em>HNO3,reag=12.6г−6.3г=6.3г
Вычислим массу CaNO3NO₃NO3₂:
В результате реакции образуется CaNO3NO₃NO3₂. Молярная масса CaNO3NO₃NO3₂ = 40 + 214+3×1614 + 3 × 1614+3×16 = 164 г/моль.
В реакции используется 0.05 моль CaCO₃, следовательно: nCa(NO3)<em>2=0.05 моль
n_{\text{Ca(NO}_3\text{)}<em>2} = 0.05 \, \text{моль} nCa(NO3)<em>2=0.05мольm</em>Ca(NO3)<em>2=n</em>Ca(NO3)<em>2⋅M</em>Ca(NO3)2=0.05 моль⋅164 г/моль=8.2 г
m</em>{\text{Ca(NO}_3\text{)}<em>2} = n</em>{\text{Ca(NO}_3\text{)}<em>2} \cdot M</em>{\text{Ca(NO}_3\text{)}_2} = 0.05 \, \text{моль} \cdot 164 \, \text{г/моль} = 8.2 \, \text{г} m</em>Ca(NO3)<em>2=n</em>Ca(NO3)<em>2⋅M</em>Ca(NO3)2=0.05моль⋅164г/моль=8.2г
Определим массу воды:
При реакции с HNO₃ выделяется вода ноонаможетбытьнезначительной,таккаквосновномводаявляетсячастьюрастворано она может быть незначительной, так как в основном вода является частью раствораноонаможетбытьнезначительной,таккаквосновномводаявляетсячастьюраствора, мы будем считать, что масса воды в конечном растворе остается прежней, будем ли мы делать такие предположения или не учитывать её визуально.
Теперь найдем общую массу раствора: m<em>solution=m</em>HNO<em>3,remaining+m</em>Ca(NO3)<em>2+m</em>H2O
m<em>{\text{solution}} = m</em>{\text{HNO}<em>3,\text{remaining}} + m</em>{\text{Ca(NO}_3\text{)}<em>2} + m</em>{\text{H}_2\text{O}} m<em>solution=m</em>HNO<em>3,remaining+m</em>Ca(NO3)<em>2+m</em>H2O
Для простоты, оставим массу воды m2Om_H₂Om2O вне. Она изначально была частью раствора.
Однако можно сказать, что массовая доля соли и кислоты можно найти:
Для решения задачи начнем с определения количества азотной кислоты и карбоната кальция, а затем рассчитаем массы и состав полученного раствора.
Определение массы азотной кислоты в растворе:
Заведомо нам даны параметры раствора:
Объем раствора VVV = 54.1 млКонцентрация раствора CCC = 20.8%Плотность раствора ρρρ = 1.12 г/млСначала найдем массу раствора:
mраствора=V⋅ρ=54.1 мл⋅1.12 г/мл=60.672 г m_{\text{раствора}} = V \cdot \rho = 54.1 \, \text{мл} \cdot 1.12 \, \text{г/мл} = 60.672 \, \text{г}
mраствора =V⋅ρ=54.1мл⋅1.12г/мл=60.672г
Теперь вычислим массу азотной кислоты:
mHNO<em>3=C⋅m</em>раствора=0.208⋅60.672 г=12.6 г m_{\text{HNO}<em>3} = C \cdot m</em>{\text{раствора}} = 0.208 \cdot 60.672 \, \text{г} = 12.6 \, \text{г}
mHNO<em>3 =C⋅m</em>раствора=0.208⋅60.672г=12.6г
Выделение газа CO2CO₂CO2 :
В результате реакции с карбонатом кальция выделяется углекислый газ CO2CO₂CO2 . Уравнение реакции выглядит следующим образом:
CaCO3+2HNO3→Ca(NO3)2+CO2+H2O \text{CaCO}_3 + 2\text{HNO}_3 \rightarrow \text{Ca(NO}_3\text{)}_2 + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}
CaCO3 +2HNO3 →Ca(NO3 )2 +CO2 +H2 O
Из уравнения видно, что 1 моль CaCO₃ реагирует с 2 молями HNO₃ и выделяет 1 моль CO₂.
Найдем количество молей CO₂, выделившегося при реакции, используя объем газа:
nCO2=VVm=1.12 л22.4 л/моль≈0.05 моль n_{\text{CO}_2} = \frac{V}{V_m} = \frac{1.12 \, \text{л}}{22.4 \, \text{л/моль}} \approx 0.05 \, \text{моль}
nCO2 =Vm V =22.4л/моль1.12л ≈0.05моль
Поскольку 1 моль CO₂ выделяет 2 моли HNO₃, то количество моль HNO₃, задействованное в реакции:
nHNO<em>3=2⋅n</em>CO2=2⋅0.05=0.1 моль n_{\text{HNO}<em>3} = 2 \cdot n</em>{\text{CO}_2} = 2 \cdot 0.05 = 0.1 \, \text{моль}
nHNO<em>3 =2⋅n</em>CO2 =2⋅0.05=0.1моль
Вычесление массы HNO₃:
Молярная масса HNO₃ = 1 + 14 + 3 × 16 = 63 г/моль.
Найдем массу HNO₃, которая реагировала:
mHNO<em>3,reag=n</em>HNO<em>3⋅M</em>HNO3=0.1 моль⋅63 г/моль=6.3 г m_{\text{HNO}<em>3,\text{reag}} = n</em>{\text{HNO}<em>3} \cdot M</em>{\text{HNO}_3} = 0.1 \, \text{моль} \cdot 63 \, \text{г/моль} = 6.3 \, \text{г}
mHNO<em>3,reag =n</em>HNO<em>3⋅M</em>HNO3 =0.1моль⋅63г/моль=6.3г
Определим массу оставшейся HNO₃:
Масса HNO₃ в растворе:
mHNO<em>3,remaining=m</em>HNO<em>3−m</em>HNO3,reag=12.6 г−6.3 г=6.3 г m_{\text{HNO}<em>3,\text{remaining}} = m</em>{\text{HNO}<em>3} - m</em>{\text{HNO}_3,\text{reag}} = 12.6 \, \text{г} - 6.3 \, \text{г} = 6.3 \, \text{г}
mHNO<em>3,remaining =m</em>HNO<em>3−m</em>HNO3 ,reag=12.6г−6.3г=6.3г
Вычислим массу CaNO3NO₃NO3 ₂:
В результате реакции образуется CaNO3NO₃NO3 ₂. Молярная масса CaNO3NO₃NO3 ₂ = 40 + 214+3×1614 + 3 × 1614+3×16 = 164 г/моль.
В реакции используется 0.05 моль CaCO₃, следовательно:
nCa(NO3)<em>2=0.05 моль n_{\text{Ca(NO}_3\text{)}<em>2} = 0.05 \, \text{моль}
nCa(NO3 )<em>2 =0.05моль m</em>Ca(NO3)<em>2=n</em>Ca(NO3)<em>2⋅M</em>Ca(NO3)2=0.05 моль⋅164 г/моль=8.2 г m</em>{\text{Ca(NO}_3\text{)}<em>2} = n</em>{\text{Ca(NO}_3\text{)}<em>2} \cdot M</em>{\text{Ca(NO}_3\text{)}_2} = 0.05 \, \text{моль} \cdot 164 \, \text{г/моль} = 8.2 \, \text{г}
m</em>Ca(NO3 )<em>2=n</em>Ca(NO3 )<em>2⋅M</em>Ca(NO3 )2 =0.05моль⋅164г/моль=8.2г
Определим массу воды:
При реакции с HNO₃ выделяется вода ноонаможетбытьнезначительной,таккаквосновномводаявляетсячастьюрастворано она может быть незначительной, так как в основном вода является частью раствораноонаможетбытьнезначительной,таккаквосновномводаявляетсячастьюраствора, мы будем считать, что масса воды в конечном растворе остается прежней, будем ли мы делать такие предположения или не учитывать её визуально.
Теперь найдем общую массу раствора:
m<em>solution=m</em>HNO<em>3,remaining+m</em>Ca(NO3)<em>2+m</em>H2O m<em>{\text{solution}} = m</em>{\text{HNO}<em>3,\text{remaining}} + m</em>{\text{Ca(NO}_3\text{)}<em>2} + m</em>{\text{H}_2\text{O}}
m<em>solution=m</em>HNO<em>3,remaining+m</em>Ca(NO3 )<em>2+m</em>H2 O
Для простоты, оставим массу воды m2Om_H₂Om2 O вне. Она изначально была частью раствора.
Однако можно сказать, что массовая доля соли и кислоты можно найти:
Вычислить массовые доли:
wHNO<em>3=m</em>HNO<em>3,remainingm</em>solution=6.36.3+8.2=6.314.5 w_{\text{HNO}<em>3} = \frac{m</em>{\text{HNO}<em>3,\text{remaining}}}{m</em>{\text{solution}}} = \frac{6.3}{6.3 + 8.2} = \frac{6.3}{14.5}
wHNO<em>3 =m</em>solutionm</em>HNO<em>3,remaining =6.3+8.26.3 =14.56.3 wCa(NO3)<em>2=m</em>Ca(NO3)<em>2m</em>solution=8.214.5 w_{\text{Ca(NO}_3\text{)}<em>2} = \frac{m</em>{\text{Ca(NO}_3\text{)}<em>2}}{m</em>{\text{solution}}} = \frac{8.2}{14.5}
wCa(NO3 )<em>2 =m</em>solutionm</em>Ca(NO3 )<em>2 =14.58.2
После вычислений можно узнать, что вся масса находит в пределах 100%.
В итоге, в полученном растворе:
Массовая доля HNO₃: ~43.4%Массовая доля CaNO3NO₃NO3 ₂: ~56.6%Таким образом, в итоге объясненного подхода и расчетов можно получить искомые массовые доли в полученном растворе.