Какова массовая доля хлороводорода в растворе, полученном после растворения твердого остатка, образовавшегося

Изучение газовых химических реакций:

Инструкция: Данная задача относится к газовым химическим реакциям. Для ее решения необходимо учитывать баланс химического уравнения реакции, использовать закон Гей-Люссака, а также знать понятие массовой доли.

Для начала, составим уравнение реакции, описывающей прокаливание остатка смеси нитрата меди(II) и карбоната натрия в соляной кислоте. Из балансировки уравнения следует, что остаток смеси реагирует с соляной кислотой по следующему уравнению:

Cu(NO3)2 + Na2CO3 + 2HCl → CuCl2 + CO2 + 2NaNO3 + H2O

Зная, что при реакции выделилось 13,44 л газа (при н.у.), можно сделать вывод, что это газ – диоксид углерода (CO2).

Теперь, используя закон Гей-Люссака, можно определить соотношение объемов газов. По этому закону, соотношение объемов газов, участвующих в реакции при одинаковых условиях температуры и давления, равно соотношению коэффициентов в уравнении реакции. Из уравнения видно, что коэффициенты перед CO2 и HCl равны 1, следовательно, объемы этих газов также равны.

Таким образом, газа CO2, выделившегося при реакции, составило 13,44 л.

Далее, для вычисления массовой доли хлороводорода (HCl) в растворе необходимо рассмотреть реакцию растворения остатка в соляной кислоте. Реакция растворения предполагает, что вся соляная кислота реагирует с остатком смеси. Из данной информации следует, что масса соляной кислоты в растворе также равна 200 г.

Для определения массовой доли хлороводорода необходимо знать массу HCl. Для этого воспользуемся молярной массой компонента: M(HCl) = 36,5 г/моль.

Вычислим количество вещества HCl в растворе: n(HCl) = масса(HCl) / M(HCl).

Далее рассмотрим пропорцию между количеством вещества HCl и количеством газа CO2: n(HCl) / 2 = n(CO2) / 1.

Вычислим количество вещества CO2: n(CO2) = V(CO2) / V0(CO2), где V(CO2) = 13,44 л, V0(CO2) – молярная объемная масса газа CO2 (22,4 л/моль).

Выразим количество вещества HCl: n(HCl) = (n(CO2) / 1) * 2.

Теперь вычислим массу HCl: масса(HCl) = n(HCl) * M(HCl).

Зная массу HCl и массу раствора (200 г), можно вычислить массовую долю HCl в растворе: массовая доля(HCl) = (масса(HCl) / масса(раствора)) * 100%.

Демонстрация:
Задача: Какова массовая доля хлороводорода в растворе, полученном после растворения твердого остатка, образовавшегося при прокаливании смеси нитрата меди(II) и карбоната натрия массой 51,48 г, в 200 г 15%-ного раствора соляной кислоты, если при этом выделилось 13,44 л(при н.у.) газа?

Решение:
1. Составляем уравнение реакции прокаливания остатка смеси в соляной кислоте.
2. Используем закон Гей-Люссака для определения соотношения объема CO2 и HCl.
3. Определяем количество вещества HCl в растворе.
4. Рассчитываем массу HCl.
5. Вычисляем массовую долю HCl в растворе.

Совет: При решении газовых химических задач помните о применении закона Гей-Люссака для определения соотношения объемов газов.

Упражнение:
Каков объем углекислого газа (CO2), выделившегося при растворении 100 г оксида кальция (CaO) в 500 г 10%-ного раствора соляной кислоты (HCl)? (Уравнение реакции: CaO + 2HCl → CaCl2 + H2O)