Какова массовая доля карбоната, гидроксида и сульфата кальция в изначальной смеси, если при обработке 9,8 г этой смеси

Для решения этой задачи нам потребуется уравнение реакции, описывающей взаимодействие соляной кислоты с кальцием, а также знание формулы из раздела химии.

Уравнение реакции:
\[\text{CaCO}_3 + 2\text{HCl} \to \text{CaCl}_2 + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}\]

Дано:
Масса смеси: 9,8 г
Объем выделившегося газа (н.у.): 0,896 л
Масса твердого остатка: 2,1 г

Шаг 1: Рассчитаем количество выделившегося газа
Объем выделившегося газа можно привести к условиям нормального состояния (н.у.) с помощью уравнения состояния идеального газа: \(V = V_0 \cdot \left(\dfrac{P}{P_0} \cdot \dfrac{T_0}{T}\right)\), где \(V\) - объем газа, \(V_0\) - объем газа при н.у., \(P\) - давление газа, \(P_0\) - давление газа при н.у., \(T_0\) - температура газа при н.у., \(T\) - температура газа.

Подставим известные значения: \(V = 0.896\) л, \(P_0 = 1\) атм, \(T_0 = 273\) К, \(P = P_0\), \(T = T_0\).
\(V_0 = V \cdot \left(\dfrac{P}{P_0} \cdot \dfrac{T_0}{T}\right) = 0.896 \cdot \left(\dfrac{1}{1} \cdot \dfrac{273}{273}\right) = 0.896\) л.

Шаг 2: Рассчитаем количество молярного газа
По уравнению идеального газа \(P \cdot V = n \cdot R \cdot T\), где \(n\) - количество молей газа, \(R\) - универсальная газовая постоянная (\(0.0821 \dfrac{\text{л} \cdot \text{атм}}{\text{моль} \cdot \text{К}}\)), \(T\) - температура газа.

Подставим известные значения: \(P = 1\) атм, \(V = 0.896\) л, \(R = 0.0821 \dfrac{\text{л} \cdot \text{атм}}{\text{моль} \cdot \text{К}}\), \(T = 273\) К.
\(n = \dfrac{P \cdot V}{R \cdot T} = \dfrac{1 \cdot 0.896}{0.0821 \cdot 273} \approx 0.0358\) моль.

Шаг 3: Рассчитаем количество молей карбоната кальция
Из уравнения реакции видно, что коэффициент между карбонатом кальция и выделившимся газом CO2 равен 1:1. Значит, количество молей карбоната кальция равно количеству молей CO2.

Шаг 4: Рассчитаем массу карбоната кальция
Масса карбоната кальция равна произведению количества молей карбоната кальция на его молярную массу, которая равна 100.09 г/моль.

Подставим известные значения: \(n = 0.0358\) моль, молярная масса \(M = 100.09\) г/моль.
\(m_{\text{CaCO}_3} = n \cdot M = 0.0358 \cdot 100.09 \approx 3.58\) г.

Шаг 5: Рассчитаем массовую долю карбоната кальция
Массовая доля рассчитывается как отношение массы карбоната кальция к массе изначальной смеси, умноженное на 100%.
\(\text{массовая доля карбоната кальция} = \dfrac{m_{\text{CaCO}_3}}{m_{\text{смеси}}} \cdot 100\%\), где \(m_{\text{CaCO}_3}\) - масса карбоната кальция, \(m_{\text{смеси}}\) - масса изначальной смеси.

Подставим известные значения: \(m_{\text{CaCO}_3} = 3.58\) г, \(m_{\text{смеси}} = 9.8\) г.
\(\text{массовая доля карбоната кальция} = \dfrac{3.58}{9.8} \cdot 100\% \approx 36.73\%.\)

Таким образом, массовая доля карбоната кальция в изначальной смеси составляет приблизительно 36.73%.