Номер 1249, страница 192 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1249. *Газ, образовавшийся в результате действия избытка соляной кислоты на раствор массой 100 г с массовой долей карбоната калия 20,7 %, пропустили через раствор, содержащий гидроксид кальция массой 7,40 г. Осадок какой массы образовался при этом?

Дано:

$m(раствора~K_2CO_3) = 100~г$

$\omega(K_2CO_3) = 20,7~\% = 0,207$

$m(Ca(OH)_2) = 7,40~г$

HCl - в избытке

Найти:

$m(осадка) - ?$

Решение:

1. Сначала запишем уравнение реакции взаимодействия карбоната калия с соляной кислотой. Так как соляная кислота дана в избытке, карбонат калия прореагирует полностью. В результате реакции выделяется углекислый газ:

$K_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2KCl + H_2O + CO_2\uparrow$

2. Рассчитаем массу чистого карбоната калия ($K_2CO_3$) в исходном растворе:

$m(K_2CO_3) = m(раствора) \cdot \omega(K_2CO_3) = 100~г \cdot 0,207 = 20,7~г$

3. Найдем количество вещества карбоната калия. Для этого сначала вычислим его молярную массу:

$M(K_2CO_3) = 2 \cdot 39 + 12 + 3 \cdot 16 = 138~г/моль$

Теперь найдем количество вещества:

$n(K_2CO_3) = \frac{m(K_2CO_3)}{M(K_2CO_3)} = \frac{20,7~г}{138~г/моль} = 0,15~моль$

4. Согласно уравнению реакции (1), из 1 моль $K_2CO_3$ образуется 1 моль $CO_2$. Следовательно, количество вещества выделившегося углекислого газа равно количеству вещества карбоната калия:

$n(CO_2) = n(K_2CO_3) = 0,15~моль$

5. Далее образовавшийся углекислый газ пропускают через раствор гидроксида кальция. При этом образуется нерастворимый осадок карбоната кальция ($CaCO_3$):

$CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O$

6. Рассчитаем количество вещества гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$), содержащегося в растворе. Сначала найдем его молярную массу:

$M(Ca(OH)_2) = 40 + 2 \cdot (16 + 1) = 74~г/моль$

Теперь найдем количество вещества:

$n(Ca(OH)_2) = \frac{m(Ca(OH)_2)}{M(Ca(OH)_2)} = \frac{7,40~г}{74~г/моль} = 0,10~моль$

7. Чтобы определить массу образовавшегося осадка, необходимо сравнить количество вещества реагентов ($CO_2$ и $Ca(OH)_2$) и найти, какой из них находится в недостатке. По уравнению реакции (2) они реагируют в соотношении 1:1.

В наличии имеется $n(CO_2) = 0,15~моль$ и $n(Ca(OH)_2) = 0,10~моль$.

Поскольку $0,10 < 0,15$, гидроксид кальция является лимитирующим реагентом (находится в недостатке) и прореагирует полностью. Расчет массы продукта ведется по веществу в недостатке.

8. По уравнению реакции (2), количество вещества образовавшегося осадка $CaCO_3$ равно количеству вещества прореагировавшего $Ca(OH)_2$:

$n(CaCO_3) = n(Ca(OH)_2) = 0,10~моль$

9. Наконец, рассчитаем массу осадка ($CaCO_3$). Его молярная масса:

$M(CaCO_3) = 40 + 12 + 3 \cdot 16 = 100~г/моль$

Масса осадка:

$m(CaCO_3) = n(CaCO_3) \cdot M(CaCO_3) = 0,10~моль \cdot 100~г/моль = 10~г$

Ответ: 10 г.