Дано:
1. Плотность соляной кислоты = 1,05 г/мл
2. Объем выделившегося водорода в 620 раз больше объема израсходованной кислоты
Найти:
1. Массовую долю хлороводорода в исходной кислоте.
Решение:
1. Обозначим объем израсходованной кислоты как V (мл). Тогда объем выделившегося водорода будет равен 620V (мл).
2. Уравнение реакции между кальцием и соляной кислотой:
Ca + 2HCl → CaCl2 + H2↑
Из уравнения видно, что 1 моль кальция реагирует с 2 молями хлороводорода, образуя 1 моль водорода.
3. Определим массу HCl в растворе. Пусть массовая доля HCl в растворе равна w (в десятичном виде). Тогда масса HCl в V мл раствора:
m(HCl) = w * ρ * V
где ρ - плотность раствора, а V - объем в литрах.
4. Масса раствора соляной кислоты:
m(раствор) = ρ * V = 1,05 г/мл * V мл = 1,05V г
5. Масса раствора без HCl:
m(воды) = m(раствор) - m(HCl) = 1,05V - w * 1,05V = 1,05V(1 - w)
6. Количество выделившегося водорода можно выразить через количество молей HCl:
n(H2) = (w * ρ * V) / M(HCl) * (1/2)
где M(HCl) = 36,5 г/моль.
7. Подставим известные значения в уравнение для количества водорода:
n(H2) = (w * 1,05 * V) / 36,5 * (1/2)
8. Теперь составим уравнение для объемов:
V(H2) = n(H2) * Vмолярный = (w * 1,05 * V) / 36,5 * (1/2) * 22,4 л/моль
Но мы знаем, что V(H2) = 620V мл, то есть 0,620V л.
9. Приравняем два выражения для V(H2):
0,620 = (w * 1,05 * V * 22,4) / (36,5 * 2)
10. Упростим это уравнение:
0,620 = (w * 1,05 * 22,4 / 73)
w = 0,620 * 73 / (1,05 * 22,4)
11. Рассчитаем значение w:
w = 0,620 * 73 / (1,05 * 22,4) ≈ 0,186
12. Переведем в процентное соотношение:
массовая доля HCl = 0,186 * 100% = 18,6%
Ответ:
Массовая доля хлороводорода в исходной кислоте примерно 18,6%.