Дано: ω(СаСО3)=96%, или 0,96, V(CO2)=89,6 л, ω(HNO3)=20%, или 0,2.
Найти: m(мрамора)-?, m(раствора HNO3)-?
Решение:
1. Количество вещества заданного объёма рассчитываем по формуле: γ= V/VM, где VM=22,4 л/моль – молярный объём.
γ(CO2)=V(CO2)/VM=89,6 л : 22,4 л/моль = 4 моль.
2. Составим химическое уравнение:
СaCO3 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + H2O + CO2↑
1 моль 2 моль 1 моль
Под формулами соединений СaCO3, HNO3 и CO2 записываем их количества вещества согласно коэффициентам в химическом уравнении (1 моль, 2 моль и 1 моль соответственно).
3. По уравнению реакции количество вещества карбоната кальция (1 моль) и углекислого газа (1 моль) одинаковое, поэтому γ(СaCO3)=γ(CO2)=4 моль, а количество вещества азотной кислоты (2 моль) в 2 раза больше, чем количество вещества углекислого газа (2 моль), поэтому γ(HNO3)=2•γ(CO2)=2•4 моль=8 моль.
4. Рассчытываем массу вещества в заданной порции по формуле: m =γ•M, где M=Mr г/моль.
Mr(СaCO3)=Ar(Сa)+Ar(C)+3•Ar(O)=40+12+3•16=100, поэтому M(СaCO3)=100 г/моль.
m(СaCO3)=γ(СaCO3)•M(СaCO3)=4 моль • 100 г/моль = 400 г.
Mr(HNO3)=Ar(H)+Ar(N)+3•Ar(O)=1+14+3•16=63, поэтому M(HNO3)=63 г/моль.
m(HNO3) = γ(HNO3)•M(HNO3)=8 моль • 63 г/моль = 504 г.
5. Рассчитаем массу образца (мрамора):
m(мрамора)= m(CaCO3)/ω(CaCO3)=400 г : 0,96=416,7 г.
6. Рассчитаем массу раствора азотной кислоты:
m(р-ра HNO3)=m(HNO3)/ω(HNO3)=504 г : 0,2=2520 г.
Ответ: масса мрамора 416,7 г, масса раствора азотной кислоты 2520 г.