6. Какой объём углекислого газа (н. у.) образуется при взаимодействии 20%-ной соляной кислоты с необходимым количеством мрамора? Какое количество вещества карбоната кальция потребуется для реакции?

Дано: w(HCl) = 20%, V(р-ра HCl) = 100 мл, ρ(р-ра HCl) = 1,1 г/мл

Найти: V(CO₂) - ?, n(CaCO₃) - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия соляной кислоты с мрамором (карбонатом кальция): $$CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂$$
2. Найдем массу раствора соляной кислоты: $$m(р-ра\ HCl) = V(р-ра\ HCl) \times ρ(р-ра\ HCl) = 100 \text{ мл} \times 1,1 \text{ г/мл} = 110 \text{ г}$$
3. Вычислим массу соляной кислоты в растворе: $$m(HCl) = m(р-ра\ HCl) \times w(HCl) = 110 \text{ г} \times 0,2 = 22 \text{ г}$$
4. Найдем количество вещества соляной кислоты: $$n(HCl) = \frac{m(HCl)}{M(HCl)} = \frac{22 \text{ г}}{36,5 \text{ г/моль}} ≈ 0,603 \text{ моль}$$
5. По уравнению реакции, 2 моль HCl реагируют с 1 моль CaCO₃, следовательно: $$n(CaCO₃) = \frac{1}{2} \times n(HCl) = \frac{1}{2} \times 0,603 \text{ моль} ≈ 0,302 \text{ моль}$$
6. Определим объем углекислого газа, который образуется в результате реакции. По уравнению реакции, из 2 моль HCl образуется 1 моль CO₂, следовательно, из 0,603 моль HCl образуется 0,302 моль CO₂. $$V(CO₂) = n(CO₂) \times V_m = 0,302 \text{ моль} \times 22,4 \text{ л/моль} ≈ 6,76 \text{ л}$$

Ответ: V(CO₂) ≈ 6,76 л, n(CaCO₃) ≈ 0,302 моль