10. Какой объём углекислого газа образуется при взаимодействии 200 мг известняка, содержащего 15% примесей, с необходимым количеством соляной кислоты? Каково это количество? Сколько ионов каждого вида образуется при этом?

Решение:

Известняк - это карбонат кальция (CaCO₃). Примеси составляют 15%, значит, чистого CaCO₃ - 85%.

1. Расчет массы чистого CaCO₃:

1. Масса примесей: \( 200 \text{ мг} × 0.15 = 30 \text{ мг} \).
2. Масса CaCO₃: \( 200 \text{ мг} - 30 \text{ мг} = 170 \text{ мг} \).
3. Переведем массу в граммы: \( 170 \text{ мг} = 0.170 \text{ г} \).

2. Расчет количества вещества CaCO₃:

1. Молярная масса CaCO₃: \( M(\text{CaCO}_3) = 40 + 12 + 3 × 16 = 100 \) г/моль.
2. Количество вещества CaCO₃: \( \nu(\text{CaCO}_3) = \frac{m}{M} = \frac{0.170 \text{ г}}{100 \text{ г/моль}} = 0.0017 \) моль.

3. Уравнение реакции:

\( \text{CaCO}_3 + 2\text{HCl} = \text{CaCl}_2 + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2 ↑ \)

4. Расчет объема углекислого газа (CO₂):

Из уравнения видно, что из 1 моль CaCO₃ образуется 1 моль CO₂. Следовательно, из 0,0017 моль CaCO₃ образуется 0,0017 моль CO₂.

Объем CO₂ (н.у.): \( V(\text{CO}_2) = \nu × V_m = 0.0017 \text{ моль} × 22.4 \text{ л/моль} = 0.03808 \) л = 38,08 мл.

5. Расчет количества вещества HCl:

Из уравнения видно, что на 1 моль CaCO₃ требуется 2 моль HCl. Следовательно, на 0,0017 моль CaCO₃ потребуется \( \nu(\text{HCl}) = 0.0017 \text{ моль} × 2 = 0.0034 \) моль HCl.

6. Расчет количества ионов:

В растворе после реакции будут присутствовать следующие ионы:

• Ca²⁺: Образуется 0,0017 моль CaCl₂, диссоциирует на 0,0017 моль Ca²⁺.
• Cl⁻: Образуется 0,0034 моль CaCl₂, диссоциирует на \( 0.0034 \text{ моль} × 2 = 0.0068 \) моль Cl⁻.
• H₂O - это молекулы, не ионы.

Ответ:

• Объем углекислого газа: 38,08 мл.
• Количество соляной кислоты: 0,0034 моль.
• Образуется ионов: 0,0017 моль Ca²⁺ и 0,0068 моль Cl⁻.