Смесь двух алканов, являющихся ближайшими гомологами, имеет относительную плотность по водороду 9,4. Порцию смеси массой 2,82 г полностью сожгли, а образовавшийся углекислый газ пропустили через взвесь, полученную тщательным перемешиванием 12 г карбоната кальция и 250 г воды. Рассчитайте массовую долю соли в образовавшемся растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).
💡 Пошаговый разбор и решение:
1. Определим состав газовой смеси в молях.
Средняя молярная масса смеси:
$\it M_смеси=\it M\rm_H_2 \cdot \it D\rm_H_2$
$\it M_смеси\rm= 2 \cdot 9,4 = 18,8г/моль$
Известно, что исходная смесь — смесь двух алканов-гомологов. Исходя из полученной молярной массы смеси можем утверждать, что это смесь метана и этана.
Количество моль смеси:
$\it \nu\rm_смеси = $\frac{\it m_смеси}{\it M_смеси}$ = $\frac{2,82}{18,8}$ = 0,15 моль$
Пусть $\nu\rm ( CH_4 ) = \it x моль$ тогда $\nu\rm ( C_2H_6 ) = 0,15 - \it x моль:$
$16 \cdot x + 30 \cdot ( 0,15 - x ) = 2,82$
$x = 0,12моль$
Состав смеси: 0,12 моль $\ChemFormCH_4$ и 0,03 моль $\ChemFormC_2H_6$
2. Запишем уравнения реакций горения алканов и реакцию с карбонатом кальция:
$\ChemFormCH_4 + 2O_2 = CO_2 + 2H_2O ( 1 )$
$\ChemForm2C_2H_6 + 7O_2 = 4CO_2 + 6H_2O ( 2 )$
$\ChemFormCaCO_3 + CO_2 + H_2O = Ca ( HCO_3 ) _2 ( 3 )$
3. Количество выделившегося $\ChemFormCO_2$ в результате горения смеси алканов:
$\it \nu\rm ( CO_2 ) = \it \nu\rm ( CH_4 ) + 2 \cdot \it \nu\rm ( C_2H_6 ) = 0,18моль$
Количество карбоната кальция в исходном растворе:
$\it \nu\rm ( CaCO_3 ) = $\frac{12}{100}$ = 0,12моль$
Получается, что в реакцию 3 вступило 0,12 моль карбоната кальция и 0,12 моль углекислого газа. Рассчитаем массовую долю гидрокарбоната кальция:
$\it \omega\rm ( Ca ( HCO_3 ) _2 ) = $\frac{\it m\rm ( Ca ( HCO_3 ) _2 )}{\it m\rm ( раствора )}$ = \frac{\it m\rm ( Ca ( HCO_3 ) _2 )}{\it m\rm ( CaCO_3 ) + \it m_прореаг\rm ( CO_2 ) + \it m\rm ( H_2O )}$ $\it \omega\rm ( Ca ( HCO_3 ) _2 ) = $\frac{\it m\rm ( Ca ( HCO_3 ) _2 )}{\it m\rm ( раствора )}$ =$
$= \frac{\it m\rm ( Ca ( HCO_3 ) _2 )}{\it m\rm ( CaCO_3 ) + \it m_прореаг\rm ( CO_2 ) + \it m\rm ( H_2O )}$
$\it \omega\rm ( Ca ( HCO_3 ) _2 ) = $\frac{0,12 \cdot 162}{12 + 0,12 \cdot 44 + 250}$ = 0,0727 или 7,27 \%$
Средняя молярная масса смеси:
$\it M_смеси=\it M\rm_H_2 \cdot \it D\rm_H_2$
$\it M_смеси\rm= 2 \cdot 9,4 = 18,8г/моль$
Известно, что исходная смесь — смесь двух алканов-гомологов. Исходя из полученной молярной массы смеси можем утверждать, что это смесь метана и этана.
Количество моль смеси:
$\it \nu\rm_смеси = $\frac{\it m_смеси}{\it M_смеси}$ = $\frac{2,82}{18,8}$ = 0,15 моль$
Пусть $\nu\rm ( CH_4 ) = \it x моль$ тогда $\nu\rm ( C_2H_6 ) = 0,15 - \it x моль:$
$16 \cdot x + 30 \cdot ( 0,15 - x ) = 2,82$
$x = 0,12моль$
Состав смеси: 0,12 моль $\ChemFormCH_4$ и 0,03 моль $\ChemFormC_2H_6$
2. Запишем уравнения реакций горения алканов и реакцию с карбонатом кальция:
$\ChemFormCH_4 + 2O_2 = CO_2 + 2H_2O ( 1 )$
$\ChemForm2C_2H_6 + 7O_2 = 4CO_2 + 6H_2O ( 2 )$
$\ChemFormCaCO_3 + CO_2 + H_2O = Ca ( HCO_3 ) _2 ( 3 )$
3. Количество выделившегося $\ChemFormCO_2$ в результате горения смеси алканов:
$\it \nu\rm ( CO_2 ) = \it \nu\rm ( CH_4 ) + 2 \cdot \it \nu\rm ( C_2H_6 ) = 0,18моль$
Количество карбоната кальция в исходном растворе:
$\it \nu\rm ( CaCO_3 ) = $\frac{12}{100}$ = 0,12моль$
Получается, что в реакцию 3 вступило 0,12 моль карбоната кальция и 0,12 моль углекислого газа. Рассчитаем массовую долю гидрокарбоната кальция:
$\it \omega\rm ( Ca ( HCO_3 ) _2 ) = $\frac{\it m\rm ( Ca ( HCO_3 ) _2 )}{\it m\rm ( раствора )}$ = \frac{\it m\rm ( Ca ( HCO_3 ) _2 )}{\it m\rm ( CaCO_3 ) + \it m_прореаг\rm ( CO_2 ) + \it m\rm ( H_2O )}$ $\it \omega\rm ( Ca ( HCO_3 ) _2 ) = $\frac{\it m\rm ( Ca ( HCO_3 ) _2 )}{\it m\rm ( раствора )}$ =$
$= \frac{\it m\rm ( Ca ( HCO_3 ) _2 )}{\it m\rm ( CaCO_3 ) + \it m_прореаг\rm ( CO_2 ) + \it m\rm ( H_2O )}$
$\it \omega\rm ( Ca ( HCO_3 ) _2 ) = $\frac{0,12 \cdot 162}{12 + 0,12 \cdot 44 + 250}$ = 0,0727 или 7,27 \%$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 118951 • Задание №10
Установите соответствие между названием вещества и общей формулой класса органических веществ, которому принад...
ID 119048 • Задание №11
Из предложенного перечня выберите два вещества, в молекулах которых все атомы углерода находятся в sp3-гибридн...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Ответ правильный и полный, содержит все названные выше элементы | 4
В ответе допущена ошибка в одном из названных выше элементов | 3
В ответе допущены ошибки в двух из названных выше элементов | 2
В ответе допущены ошибки в трех из названных выше элементов | 1
Все элементы ответа записаны неверно | 0
Максимальный балл | 4
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Ответ правильный и полный, содержит все названные выше элементы | 4
В ответе допущена ошибка в одном из названных выше элементов | 3
В ответе допущены ошибки в двух из названных выше элементов | 2
В ответе допущены ошибки в трех из названных выше элементов | 1
Все элементы ответа записаны неверно | 0
Максимальный балл | 4
🔗 Другие задания линии №34 по предмету Химия:
ID 126200
При нагревании образца карбоната кальция часть вещества разложилась. При этом выделилось 4,48 л...
ID 126201
Навеску гидрокарбоната натрия прокаливали в течение непродолжительного времени и получили тверд...
ID 126202
Навеску основного карбоната меди прокаливали в течение непродолжительного времени и получили тв...
ID 126203
Навеску технического карбоната кальция массой 8,00 г растворили в избытке соляной кислоты. К по...
ID 126204
Железную проволоку массой 0,295 г растворили при нагревании в избытке разбавленной азотной кисл...