Question

620 kg carbonat de cupru cu 20% impuritati, se trateaza cu o solutie de HCl de concentratie 30%.Ce cantitate de CO2 rezulta, daca la culegerea gazului s-au pierdut 5%? Ce concentratie va avea solutia de CuCl2 obtinuta in final?

Answer 1

Cu semnul "*" notez inmultirea, iar cu semnul "/" notez linia de fractie.

Mase molare: pentru CuCO3 este 1*64 + 1*12 + 3*16 = 124(g/mol); pentru CO2 este 1*12 + 2*16 = 44(g/mol); pentru CuCl2 este 1*64 + 2*35,5 = 135(g/mol); pentru HCl este 1*1 + 1*35,5 = 36,5(g/mol).

20% impuritati inseamna o puritate a CuCO3 de 100% - 20% = 80%.

Determinam masa de CuCO3 pur ce reactioneaza.

Daca in 100 kg CuCO3 impurificat se gasesc 80 kg CuCO3 pur
Atunci in 620 kg CuCO3 impurificat se gasesc x kg CuCO3 pur

x = 620*80/100 = 496(kg CuCO3 pur).

Determinam ce masa de CO2 ar rezulta teoretic din 496 kg CuCO3

CuCO3  +  2HCl  =  CuCl2  +  CO2  +  H2O

De fapt rezulta acid carbonic H2CO3 care se descompune in CO2 si H2O.

Daca din 1*124 kg CuCO3 pur rezulta 1*44 kg CO2
Atunci din 496 kg CuCO3 pur vor rezulta y kg CO2

y = 496*44/124 = 176(kg CO2).
Asta inseamna in kmoli: 176/44 = 4(kmoli CO2).

Dar 5% din CO2 se pierde, deci masa de CO2 obtinuta practic este doar restul de 95%, adica este 95*176/100 = 167,2(kg CO2).

Asta inseamna in kmoli: 167,2/44 = 3,8(kmoli CO2).

CO2 este gaz si se degaja. Ramane la sfarsit o solutie formata din CuCl2 (rezultata din reactie) dizolvata in apa.

Determinam masa de CuCl2 rezultata.

Daca din 1*124 kg CuCO3 pur rezulta 1*135 kg CuCl2
Atunci din 496 kg CuCO3 pur vor rezulta z kg CuCl2

z = 496*135/124 = 540(kg CuCl2). Aceasta este masa dizolvata de CuCl2 (md).

Masa de apa in care se gasesc dizolvate cele 540 kg CuCl2 este formata din masa de apa din solutia de HCl 30% plus masa de apa rezultata din reactia chimica.

Vom calcula mai intai masa de HCl ce reactioneaza cu 496 kg CuCO3 pur.

Daca 1*124 kg CuCO3 pur reactioneaza cu 2*36,5 kg HCl
Atunci 496 kg CuCO3 pur vor reactiona cu w kg HCl

w = 496*2*36,5/124 = 292(kg HCl). Aceasta este masa dizolvata de HCl (md1). Masa solutiei de HCl 30% (ms1) se calculeaza din formula concentratiei procentuale:

c1 = 100*md1/ms1, de unde ms1 = 100*md1/c1 = 100*292/30 = 973,33(kg solutie HCl 30%).

Atunci masa de apa continuta in solutia de HCl 30% este m1 H2O = ms1 - md1 = 973,33 - 292 = 681,33(kg H2O).

Determinam acum masa de apa rezultata din reactia chimica.

Daca din 1*124 kg CuCO3 pur rezulta 1*18 kg H2O
Atunci din 496 kg CuCO3 pur vor rezulta a kg H2O

a = 496*18/124 = 72(kg H2O).

Deci masa totala de apa in care se vor gasi dizolvate cele 540 kg CuCl2(md) este:

m H2O = m1 H2O + a = 681,33 + 72 = 753,33(kg H2O).

Masa solutiei obtinute va fi: ms = md + m H2O = 540 + 753,33 = 1293,33(kg solutie CuCl2).

Deci concentratia procentuala a solutiei de CuCl2 obtinute este:

c = 100*md/ms = 100*540/1293,33 = aprox. 41,75.

Deci c% = aprox. 41,75%.

Asta este parerea mea. Sper sa nu fi gresit la calcule.