12. К избытку карбоната кальция добавили 70 г раствора с массовой долей соляной кислоты 10%. Вычислите объем (н.у.) выделившегося газа.

Решение:

Дано:

m(раствора HCl) = 70 г

w(HCl) = 10% = 0.1

CaCO3 — избыток

Найти: V(CO2) (н.у.)

Решение:

1. Найдем массу соляной кислоты:

\( m(\text{HCl}) = m(\text{раствора HCl}) \times w(\text{HCl}) = 70 \text{ г} \times 0.1 = 7 \text{ г} \)

2. Найдем молярную массу соляной кислоты:

\( M(\text{HCl}) = 1 + 35.5 = 36.5 \text{ г/моль} \)

3. Найдем количество вещества соляной кислоты:

\( \nu(\text{HCl}) = \frac{m(\text{HCl})}{M(\text{HCl})} = \frac{7 \text{ г}}{36.5 \text{ г/моль}} \text{ ≈ } 0.1918 \text{ моль} \)

4. Напишем уравнение реакции:

\( \text{CaCO}_3 + 2\text{HCl} \rightarrow \text{CaCl}_2 + \text{CO}_2 \text{↑} + \text{H}_2\text{O} \)

5. По уравнению реакции, из 2 моль HCl выделяется 1 моль CO2. Так как карбонат кальция в избытке, считаем по HCl.

\( \nu(\text{CO}_2) = \frac{1}{2} \nu(\text{HCl}) = \frac{1}{2} \times 0.1918 \text{ моль} \text{ ≈ } 0.0959 \text{ моль} \)

6. Найдем объем выделившегося газа (CO2) при нормальных условиях (н.у.), зная, что молярный объем любого газа при н.у. равен 22.4 л/моль:

\( V(\text{CO}_2) = \nu(\text{CO}_2) \times V_m = 0.0959 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} \text{ ≈ } 2.15 \text{ л} \)

Ответ: ≈ 2.15 л