Рассчитайте объём (н. у.) углекислого газа, который выделится при действии избытка карбоната магния на 97,33 г 15%-ного раствора соляной кислоты. В ответе запишите уравнение реакции, о которой идёт речь в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Давай посчитаем, сколько газа у нас получится! Это задача на химические расчеты, где нужно найти объём газа по массе раствора и его концентрации.

1. Уравнение реакции

В условии задачи идёт речь о реакции соляной кислоты (HCl) с карбонатом магния (MgCO₃). При этой реакции выделяется углекислый газ (CO₂). Соляная кислота находится в растворе, а карбонат магния добавляется в избытке, то есть реагентом, который полностью прореагирует, будет именно соляная кислота.

Уравнение реакции:

MgCO₃ + 2HCl → MgCl₂ + H₂O + CO₂↑

2. Расчёт массы чистой соляной кислоты

Дано:

• Масса раствора HCl = 97,33 г
• Массовая доля HCl = 15% = 0,15

Чтобы найти массу чистой HCl, нужно массу раствора умножить на массовую долю:

\[ m(\text{HCl}) = m(\text{раствора}) \times w(\text{HCl}) \]

\[ m(\text{HCl}) = 97,33 \text{ г} \times 0,15 \]

\[ m(\text{HCl}) = 14,5995 \text{ г} \approx 14,60 \text{ г} \]

3. Расчёт молярной массы HCl и CO₂

Для дальнейших расчётов нам понадобятся молярные массы веществ:

• Молярная масса HCl (H=1, Cl=35,5) = 1 + 35,5 = 36,5 г/моль
• Молярная масса CO₂ (C=12, O=16) = 12 + 2 * 16 = 12 + 32 = 44 г/моль

4. Расчёт количества вещества HCl

Теперь найдём, сколько моль (частиц) соляной кислоты у нас есть:

\[ n(\text{HCl}) = \frac{m(\text{HCl})}{M(\text{HCl})} \]

\[ n(\text{HCl}) = \frac{14,60 \text{ г}}{36,5 \text{ г/моль}} \]

\[ n(\text{HCl}) = 0,4 \text{ моль} \]

5. Расчёт количества вещества CO₂

По уравнению реакции, 2 моль HCl дают 1 моль CO₂. Значит, количество вещества CO₂ будет в два раза меньше, чем количество вещества HCl:

\[ n(\text{CO}_{2}) = \frac{n(\text{HCl})}{2} \]

\[ n(\text{CO}_{2}) = \frac{0,4 \text{ моль}}{2} \]

\[ n(\text{CO}_{2}) = 0,2 \text{ моль} \]

6. Расчёт объёма CO₂ (н. у.)

При нормальных условиях (н. у.) 1 моль любого газа занимает объём 22,4 литра. Чтобы найти объём CO₂, нужно количество вещества CO₂ умножить на молярный объём:

\[ V(\text{CO}_{2}) = n(\text{CO}_{2}) \times V_{m} \]

Где V_m = 22,4 л/моль (молярный объём при н.у.).

\[ V(\text{CO}_{2}) = 0,2 \text{ моль} \times 22,4 \text{ л/моль} \]

\[ V(\text{CO}_{2}) = 4,48 \text{ л} \]

Итог:

Уравнение реакции: MgCO₃ + 2HCl → MgCl₂ + H₂O + CO₂↑

Вычисления:

• Масса HCl: 97,33 г * 0,15 = 14,60 г
• Количество вещества HCl: 14,60 г / 36,5 г/моль = 0,4 моль
• Количество вещества CO₂: 0,4 моль / 2 = 0,2 моль
• Объём CO₂: 0,2 моль * 22,4 л/моль = 4,48 л

Ответ: 4,48 л