Номер 7, страница 185 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

7. К карбонату кальция массой 10 г прилили раствор, содержащий 0,2 моль HCl. Запишите уравнение реакции. Определите объем (н. у.) выделившегося углекислого газа.

Дано:

$m(CaCO_3) = 10 \text{ г}$

$n(HCl) = 0,2 \text{ моль}$

Найти:

1. Уравнение реакции - ?

2. $V(CO_2) \text{ (н. у.)} - ?$

Решение:

Запишите уравнение реакции.

Реакция между карбонатом кальция ($CaCO_3$) и соляной кислотой ($HCl$) является реакцией ионного обмена, в результате которой образуются соль хлорид кальция ($CaCl_2$), вода ($H_2O$) и выделяется углекислый газ ($CO_2$). Сбалансированное уравнение реакции выглядит следующим образом:

$CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2\uparrow$

Ответ: $CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2\uparrow$

Определите объем (н. у.) выделившегося углекислого газа.

1. Для определения объема продукта реакции необходимо сначала выяснить, какой из реагентов является лимитирующим (находится в недостатке). Для этого сравним количества веществ реагентов. Количество вещества $HCl$ дано, найдем количество вещества $CaCO_3$.

Молярная масса карбоната кальция ($M(CaCO_3)$):

$M(CaCO_3) = M(Ca) + M(C) + 3 \cdot M(O) = 40 + 12 + 3 \cdot 16 = 100 \text{ г/моль}$

Количество вещества карбоната кальция ($n(CaCO_3)$):

$n(CaCO_3) = \frac{m(CaCO_3)}{M(CaCO_3)} = \frac{10 \text{ г}}{100 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

2. Теперь сравним мольные соотношения реагентов по уравнению реакции. Согласно уравнению, на 1 моль $CaCO_3$ требуется 2 моль $HCl$.

У нас есть 0,1 моль $CaCO_3$. Для полной реакции с этим количеством потребуется:

$n_{теор.}(HCl) = 2 \cdot n(CaCO_3) = 2 \cdot 0,1 \text{ моль} = 0,2 \text{ моль}$

По условию задачи, количество $HCl$ также равно 0,2 моль. Это означает, что оба реагента находятся в стехиометрическом соотношении и прореагируют полностью, без остатка.

3. Расчет количества вещества выделившегося углекислого газа ($CO_2$) можно проводить по любому из реагентов. Согласно уравнению реакции, из 1 моль $CaCO_3$ образуется 1 моль $CO_2$.

Следовательно, количество вещества $CO_2$ равно:

$n(CO_2) = n(CaCO_3) = 0,1 \text{ моль}$

4. Зная количество вещества газа, рассчитаем его объем при нормальных условиях (н. у.), где молярный объем любого газа ($V_m$) равен 22,4 л/моль.

$V(CO_2) = n(CO_2) \cdot V_m = 0,1 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 2,24 \text{ л}$

Ответ: 2,24 л.