Номер 275, страница 61 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

275. При действии на смесь массой $312\text{ мг}$, состоящей из карбоната кальция и карбоната натрия, избытка соляной кислоты выделился газ объёмом (н. у.) $67,2\text{ см}^3$. Хлороводород каким химическим количеством вступил в реакцию?

Дано:

$m(\text{смеси}) = 312 \text{ мг}$

$V(\text{газа}) = 67,2 \text{ см}^3$ (н. у.)

Смесь: $CaCO_3$ и $Na_2CO_3$

Перевод в СИ и удобные для расчета единицы:

$m(\text{смеси}) = 0,312 \text{ г}$

$V(\text{газа}) = 0,0672 \text{ л}$

Найти:

$n(HCl)$ - ?

Решение:

При взаимодействии смеси карбоната кальция ($CaCO_3$) и карбоната натрия ($Na_2CO_3$) с соляной кислотой ($HCl$) происходят следующие химические реакции:

$CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2 \uparrow$ (1)

$Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2 \uparrow$ (2)

В обеих реакциях выделяется один и тот же газ — диоксид углерода ($CO_2$).

Сначала найдем общее химическое количество выделившегося газа, зная его объем при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем любого газа при н. у. составляет $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$.

$n(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V_m} = \frac{0,0672 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,003 \text{ моль}$

Теперь проанализируем стехиометрические соотношения в уравнениях реакций. Из уравнения (1) видно, что на образование 1 моль $CO_2$ расходуется 2 моль $HCl$. Из уравнения (2) следует такое же соотношение: на 1 моль $CO_2$ расходуется 2 моль $HCl$.

Следовательно, общее химическое количество соляной кислоты, вступившей в реакцию, будет в два раза больше общего химического количества выделившегося углекислого газа, независимо от состава исходной смеси карбонатов.

$\frac{n(HCl)}{n(CO_2)} = \frac{2}{1}$

Отсюда:

$n(HCl) = 2 \times n(CO_2) = 2 \times 0,003 \text{ моль} = 0,006 \text{ моль}$

Информация о массе исходной смеси (312 мг) в данном случае является избыточной и не требуется для нахождения химического количества $HCl$.

Ответ: химическое количество хлороводорода, вступившего в реакцию, составляет 0,006 моль.