дано:
- объем раствора HCl = 110 мл = 0,110 л
- массовая доля HCl = 9%
- плотность раствора HCl = 1,04 г/мл
- масса нитрида кальция (Ca3N2) = 2,96 г
найти:
- массовую долю хлороводорода в полученном растворе
решение:
1. Найдем массу раствора HCl:
Масса раствора HCl = объем * плотность = 110 мл * 1,04 г/мл = 114,4 г.
2. Рассчитаем массу HCl в растворе:
Масса HCl = массовая доля * масса раствора = 0,09 * 114,4 г = 10,296 г.
3. Напишем уравнение реакции между хлороводородом и аммиаком:
HCl + NH3 → NH4Cl.
4. Теперь найдем количество моль Ca3N2:
Молярная масса Ca3N2 ≈ 40*3 + 14*2 = 140 г/моль.
Количество моль Ca3N2 = масса / молярная масса = 2,96 г / 140 г/моль ≈ 0,02114 моль.
5. Из уравнения гидролиза нитрида кальция получаем аммиак:
Ca3N2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2NH3.
Для 1 моль Ca3N2 образуется 2 моль NH3.
Следовательно, 0,02114 моль Ca3N2 дает:
Количество моль NH3 = 0,02114 моль * 2 = 0,04228 моль.
6. Рассчитаем массу NH3:
Молярная масса NH3 ≈ 14 + 3*1 = 17 г/моль.
Масса NH3 = количество моль * молярная масса = 0,04228 моль * 17 г/моль ≈ 0,718 г.
7. Теперь определим количество моль HCl:
Молярная масса HCl ≈ 1 + 35,5 = 36,5 г/моль.
Количество моль HCl = 10,296 г / 36,5 г/моль ≈ 0,2827 моль.
8. По уравнению реакции с NH3, на 1 моль NH3 требуется 1 моль HCl.
Нам нужно 0,04228 моль HCl для реакции с полученным NH3.
9. Сравним количество HCl с необходимым:
Поскольку 0,2827 моль HCl достаточно для реакции с 0,04228 моль NH3, реакция пройдет полностью.
10. Рассчитаем новую массу HCl в растворе после реакции:
Новая масса HCl = начальная масса - масса использованного HCl.
Масса использованного HCl = 0,04228 моль * 36,5 г/моль ≈ 1,546 г.
Остаточная масса HCl = 10,296 г - 1,546 г = 8,75 г.
11. Общая масса раствора после реакции:
Масса раствора = масса раствора HCl + масса NH3 (в водном растворе считается, что масса небольших количеств газов незначительна)
Масса нового раствора = 114,4 г + 0,718 г = 115,118 г.
12. Теперь найдем массовую долю HCl в новом растворе:
Массовая доля HCl = (остаточная масса HCl / масса нового раствора) * 100% = (8,75 г / 115,118 г) * 100% ≈ 7,61%.
ответ:
Массовая доля хлороводорода в полученном растворе составляет примерно 7,61%.