сколько грамм чистого кварца caco3 и какой объем раствора соляной кислоты HCl с массовой долей 4,388% и плотностью 1,02 г/см3 надо взять для получения 0.3 л углекислого газа? Объем газа измерен при температуре 27 цельсия и давления 82.5 кПа. Определить pH

Для решения задачи, давайте разберем её по шагам.

Шаг 1: Определение количества...

Сначала найдем количество молей углекислого газа, которое нам нужно получить. Мы знаем, что объем газа (V) равен 0.3 л, температура (T) равна 27 °C, а давление (P) равно 82.5 кПа. Используем уравнение состояния идеального газа: \[ PV = nRT \] где: - \( P \) — давление в паскалях (1 кПа = 1000 Па), - \( V \) — объем в кубических метрах (1 л = 0.001 м³), - \( n \) — количество молей, - \( R \) — универсальная газовая постоянная (8.314 Дж/(моль·К)), - \( T \) — температура в кельвинах (T(K) = T(°C) + 273.15). Сначала преобразуем давление и объем: - \( P = 82.5 \, \text{kPa} = 82500 \, \text{Pa} \) - \( V = 0.3 \, \text{l} = 0.0003 \, \text{m}^3 \) - \( T = 27 + 273.15 = 300.15 \, \text{K} \) Теперь подставим значения в уравнение: \[ 82500 \cdot 0.0003 = n \cdot 8.314 \cdot 300.15 \] Решим уравнение для \( n \): \[ n = \frac{82500 \cdot 0.0003}{8.314 \cdot 300.15} \] Вычислим: \[ n \approx \frac{24.75}{2497.25} \approx 0.0099 \, \text{моль} \] Теперь, чтобы получить углекислый газ, нам нужно знать, сколько кальцита (CaCO3) нам нужно. Реакция разложения CaCO3 выглядит так: \[ CaCO3 \rightarrow CaO + CO2 + O2 \] Из уравнения видно, что 1 моль CaCO3 дает 1 моль CO2. Следовательно, нам нужно 0.0099 моль CaCO3. Теперь найдем массу CaCO3: - Молярная масса CaCO3 = 40.08 (Ca) + 12.01 (C) + 3 \times 16.00 (O) = 100.09 г/моль. Теперь вычислим массу: \[ m = n \cdot M = 0.0099 \cdot 100.09 \approx 0.99 \, \text{г} \] Теперь нам нужно узнать, какой объем раствора HCl с массовой долей 4.388% и плотностью 1.02 г/см³ нам нужен для реакции. Сначала найдем массу HCl, необходимую для реакции. Мы знаем, что 1 моль HCl дает 1 моль CO2. Таким образом, нам нужно 0.0099 моль HCl. Молярная масса HCl = 1.01 (H) + 35.45 (Cl) = 36.46 г/моль. Теперь найдем массу HCl: \[ m_{HCl} = n \cdot M = 0.0099 \cdot 36.46 \approx 0.36 \, \text{г} \] Теперь найдем массу раствора HCl, зная массовую долю: \[ \text{масса раствора} = \frac{m_{HCl}}{\text{массовая доля}} = \frac{0.36}{0.04388} \approx 8.20 \, \text{г} \] Теперь найдем объем раствора: \[ V = \frac{m}{\rho} = \frac{8.20}{1.02} \approx 8.04 \, \text{см}^3 \] Теперь, чтобы найти pH раствора HCl, нужно знать его концентрацию. Мы знаем, что HCl полностью диссоциирует в растворе. Концентрация HCl в растворе: \[ C = \frac{m_{HCl}}{V} = \frac{0.36 \, \text{г}}{8.04 \, \text{см}^3} \] Сначала переведем массу в моли: \[ C = \frac{0.0099 \, \text{моль}}{0.00804 \, \text{л}} \approx 1.23 \, \text{моль/л} \] Теперь найдем pH: \[ pH = -\log{10}(1.23) \approx -0.089 \] 1. Масса чистого кварца (CaCO3): 2. Объем раствора HCl: 3. pH исходного раствора HCl: