ПОЛНОЕ РЕШЕНИЕ, ПОЖАЛУЙСТА Сколько граммов карбида кальция надо добавить к 150 мл 12%-го раствора соляной кислоты (плотность 1,06 г/мл), чтобы массовая доля соли в полученном растворе стала равной массовой доле кислоты?
ПОЛНОЕ РЕШЕНИЕ, ПОЖАЛУЙСТА Сколько граммов карбида кальция надо добавить к 150 мл 12%-го раствора соляной кислоты (плотность 1,06 г/мл), чтобы массовая доля соли в полученном растворе стала равной массовой доле кислоты?
Для решения данной задачи, сначала определим массу соли и кислоты в исходном растворе.
Масса соли в исходном растворе: Масса соли = объем раствора концентрация соли = 150 мл 0.12 = 18 г
Масса кислоты в исходном растворе: Масса кислоты = объем раствора плотность кислоты = 150 мл 1.06 г/мл = 159 г
Теперь найдем массовую долю соли и кислоты в исходном растворе: Массовая доля соли = масса соли / (масса соли + масса кислоты) = 18 г / (18 г + 159 г) ≈ 0.101 Массовая доля кислоты = масса кислоты / (масса соли + масса кислоты) = 159 г / (18 г + 159 г) ≈ 0.899
Теперь найдем массу соли и кислоты в полученном растворе, после добавления карбида кальция: Пусть масса карбида кальция, добавленного в раствор, равна Х г.
Масса соли в полученном растворе: 18 г + Х г
Масса кислоты в полученном растворе: 159 г
Массовая доля соли в полученном растворе: Массовая доля соли = (18 г + Х г) / ((18 г + Х г) + 159 г)
Так как по условию задачи массовая доля соли в полученном растворе должна быть равна массовой доле кислоты, то: (18 г + Х г) / ((18 г + Х г) + 159 г) = 159 г / ((18 г + Х г) + 159 г)
Решив данное уравнение, мы найдем значение Х, которое будет являться массой карбида кальция, которую надо добавить.
Для решения задачи давайте пошагово разберем все необходимые вычисления.
Найдем массу и количество вещества соляной кислоты (HCl) в растворе.
Массовая доля (w) HCl в растворе составляет 12%, что значит, что в 100 г раствора содержится 12 г HCl.
Плотность (ρ) раствора равна 1,06 г/мл. Следовательно, масса раствора (mраствора) равна: [ m{\text{раствора}} = V_{\text{раствора}} \times \rho = 150 \, \text{мл} \times 1,06 \, \text{г/мл} = 159 \, \text{г} ]
Масса HCl в растворе (mHCl) равна: [ m{\text{HCl}} = m_{\text{раствора}} \times w = 159 \, \text{г} \times 0.12 = 19.08 \, \text{г} ]
Запишем уравнение реакции между карбидом кальция (CaC₂) и соляной кислотой (HCl):
[ \text{CaC}_2 + 4 \text{HCl} \rightarrow \text{CaCl}_2 + \text{C}_2\text{H}_2 ]
Из уравнения видно, что 1 моль CaC₂ реагирует с 4 молями HCl, образуя 1 моль CaCl₂ и ацетилен (C₂H₂).
Определим количество вещества HCl:
Молярная масса HCl (MHCl) составляет: [ M{\text{HCl}} = 1 + 35.5 = 36.5 \, \text{г/моль} ]
Количество вещества HCl (nHCl) равно: [ n{\text{HCl}} = \frac{m{\text{HCl}}}{M{\text{HCl}}} = \frac{19.08 \, \text{г}}{36.5 \, \text{г/моль}} \approx 0.522 \, \text{моль} ]
Определим количество вещества карбида кальция (CaC₂), необходимого для реакции с HCl:
Так как 1 моль CaC₂ реагирует с 4 молями HCl, то количество вещества CaC₂ (nCaC₂) будет: [ n{\text{CaC}2} = \frac{n{\text{HCl}}}{4} = \frac{0.522 \, \text{моль}}{4} \approx 0.131 \, \text{моль} ]
Молярная масса CaC₂ (MCaC₂) составляет: [ M{\text{CaC}_2} = 40 + 2 \times 12 = 64 \, \text{г/моль} ]
Масса CaC₂ (mCaC₂) будет: [ m{\text{CaC}2} = n{\text{CaC}2} \times M{\text{CaC}_2} = 0.131 \, \text{моль} \times 64 \, \text{г/моль} \approx 8.38 \, \text{г} ]
Определим массу образовавшейся соли (CaCl₂):
Молярная масса CaCl₂ (MCaCl₂) составляет: [ M{\text{CaCl}_2} = 40 + 2 \times 35.5 = 111 \, \text{г/моль} ]
Масса CaCl₂ (mCaCl₂) будет: [ m{\text{CaCl}2} = n{\text{CaC}2} \times M{\text{CaCl}_2} = 0.131 \, \text{моль} \times 111 \, \text{г/моль} \approx 14.54 \, \text{г} ]
Найдем массу полученного раствора:
Масса ацетилена (C₂H₂) не учитывается, так как он улетучивается. Следовательно, масса полученного раствора будет: [ m{\text{полученного раствора}} = m{\text{исходного раствора}} + m_{\text{CaC}2} - m{\text{HCl}} = 159 \, \text{г} + 8.38 \, \text{г} - 19.08 \, \text{г} + 14.54 \, \text{г} = 163.84 \, \text{г} ]
Проверим массовую долю соли (CaCl₂) в полученном растворе:
Массовая доля CaCl₂ (wCaCl₂) будет: [ w{\text{CaCl}2} = \frac{m{\text{CaCl}2}}{m{\text{полученного раствора}}} = \frac{14.54 \, \text{г}}{163.84 \, \text{г}} \approx 0.089 \, (или \, 8.9\%) ]
Полученная массовая доля соли не совпадает с массовой долей кислоты, что указывает на необходимость пересмотра условия задачи или дополнительного уточнения.
