Какова массовая доля хлороводорода в растворе, полученном после растворения твёрдого остатка, который образовался

Данная задача связана с расчетом массовой доли компонента в растворе. Для её решения нам понадобится знать молекулярные массы соединений, уравнение реакции и уравнение Генри, которое связывает количество растворённого газа с его массовой долей в растворе.

Давайте начнем с написания уравнения реакции. Из условия задачи мы знаем, что при реакции между нитратом меди(II) и карбонатом натрия образуется газ и твёрдый остаток. Уравнение реакции выглядит следующим образом:

\[Cu(NO_3)_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CuCO_3 + 2NaNO_3\]

Теперь рассчитаем массу полученного твердого остатка. Из условия задачи мы знаем, что масса остатка составляет 51,48 г. А также, чтобы рассчитать его массовую долю в растворе, нам понадобится масса исходного раствора соляной кислоты. Из условия задачи мы знаем, что объем образовавшегося газа при нормальных условиях составляет 13,44 л.

Теперь воспользуемся уравнением Генри, которое позволяет нам рассчитать массовую долю растворённого компонента. Уравнение Генри выглядит следующим образом:

\[c = \frac{m}{M \cdot V}\]

где \(c\) - массовая доля растворённого компонента, \(m\) - масса растворённого компонента, \(M\) - молярная масса растворённого компонента, \(V\) - объем раствора.

В данной задаче растворённым компонентом является хлороводород (HCl) - продукт реакции.

Рассчитаем масштабные коэффициенты пропорций между уравнением реакции и уравнением Генри. Наше уравнение Генри может быть переписано следующим образом:

\[c_{HCl} = \frac{m_{HCl}}{M_{HCl} \cdot V_{solution}}\]

где \(c_{HCl}\) - массовая доля хлороводорода, \(m_{HCl}\) - масса хлороводорода, \(M_{HCl}\) - молярная масса хлороводорода, \(V_{solution}\) - объем раствора, в котором содержится хлороводород.

Из уравнения реакции мы знаем, что коэффициент пропорциональности между исходным раствором соляной кислоты (HCl) и образовавшимся газом хлороводородом (HCl) составляет 1:1. То есть масса HCl равна массе образовавшегося газа.

Теперь, зная объем газа 13,44 л, воспользуемся уравнением Генри для расчета массовой доли хлороводорода в растворе:

\[
c_{HCl} = \frac{m_{HCl}}{M_{HCl} \cdot V_{solution}} = \frac{m_{HCl}}{M_{HCl} \cdot 200}
\]

Теперь осталось рассчитать массу хлороводорода. Для этого воспользуемся уравнением реакции. Молярная масса HCl равна 36,46 г/моль. Таким образом, массовая доля хлороводорода в растворе составит:

\[
c_{HCl} = \frac{m_{HCl}}{36,46 \cdot 200}
\]

Теперь рассчитаем массу хлороводорода. Для этого воспользуемся массами веществ, указанными в условии задачи. Масса остатка составляет 51,48 г. Получаем:

\[
c_{HCl} = \frac{51,48}{36,46 \cdot 200} \approx 0,071
\]

Таким образом, массовая доля хлороводорода в полученном растворе примерно равна 0,071 или 7,1%.

В результате анализа задачи мы рассчитали массовую долю хлороводорода в растворе, полученном после растворения твёрдого остатка, который образовался в результате прокаливания смеси нитрата меди(II) и карбоната натрия. Массовая доля хлороводорода составляет примерно 7,1%.