Какой объем газа (в дм3, н. у.) выделился при обработке карбоната двухвалентного металла массой 6,2 г раствором, содержащим азотную кислоту массой 7,56 г, если его массовая доля в карбонате равна 51,6%?
Пошаговый ответ:
1. Составим уравнение реакции, происходящей при обработке карбоната двухвалентного металла раствором азотной кислоты:
MCO3 + 2HNO3 -> M(NO3)2 + CO2 + H2O,
где M — двухвалентный металл.
2. Найдем массу карбоната двухвалентного металла в реакции:
Массовая доля M в карбонате равна 51,6%. Примем массу карбоната двухвалентного металла равной x г. Тогда масса M в этом карбонате будет равняться 0,516x г.
3. Расчет количества вещества карбоната двухвалентного металла:
Найдем молярную массу карбоната двухвалентного металла, используя периодическую систему элементов. Пусть она будет равна M_mCO3 г/моль.
Из массы карбоната двухвалентного металла, найдем количество вещества данного карбоната:
n(MCO3) = (масса) / (молярная масса) = (0,516x г) / (M_mCO3 г/моль).
4. Расчет количества вещества азотной кислоты:
Масса азотной кислоты равна 7,56 г. Найдем молярную массу азотной кислоты, изучив периодическую систему элементов. Пусть она будет равна M_HNO3 г/моль.
Из массы азотной кислоты, найдем количество вещества данной кислоты:
n(HNO3) = (масса) / (молярная масса) = (7,56 г) / (M_HNO3 г/моль).
5. Определение соотношения между количеством вещества азотной кислоты и карбоната двухвалентного металла:
Из уравнения реакции видно, что азотная кислота реагирует с карбонатом двухвалентного металла в соотношении 2:1. Это означает, что для полного расхода 1 моль азотной кислоты требуется 0,5 моль карбоната двухвалентного металла.
6. Расчет количества вещества карбоната двухвалентного металла, реагирующего с азотной кислотой:
Так как соотношение между количеством вещества азотной кислоты и карбоната двухвалентного металла равно 2:1, то
n(MCO3) = 0,5 * n(HNO3).
Используя это соотношение и найденные ранее значения количества вещества карбоната двухвалентного металла и азотной кислоты:
(0,516x г) / (M_mCO3 г/моль) = 0,5 * ((7,56 г) / (M_HNO3 г/моль)).
7. Расчет массы выделившегося газа:
Масса выделившегося газа равна массе CO2. Из уравнения реакции видно, что CO2 образуется в соотношении 1:1 с карбонатом двухвалентного металла, то есть масса CO2 равна массе карбоната двухвалентного металла, найденной в пункте 2.
Таким образом, масса выделившегося газа равна 0,516x г.
8. Переводим массу выделившегося газа в объем газа при нормальных условиях:
Используя уравнение состояния идеального газа и выражение для молярного объема (V = nRT/P, где V — объем газа, n — количество вещества газа, R — универсальная газовая постоянная, T — температура газа, P — давление газа), можем найти объем газа при нормальных условиях (1 атм, 0°C).
Объем газа при нормальных условиях равен:
V = (масса газа) / (молярная масса газа).
Заменяем массу газа на найденную ранее массу выделившегося газа и переводим её в граммы. Используя молярную массу газа, найденную из периодической системы элементов, получаем объем газа в дм3.
Учтите, что мольный объем газа при нормальных условиях равен примерно 22,4 литра или 22,4 дм3.
9. Окончательный ответ:
Производим расчеты, используя ранее полученные значения, и получаем окончательный ответ — объем газа (в дм3) выделился при обработке карбоната двухвалентного металла раствором азотной кислоты.