Question

Un amestec, A, cu masa de 31,5 g, format dintr-un metal și carbonatul său, a reacționat cu acidul clorhidric. În urma reacției s-au degajat 6720 mL gaz ( în condiții normale ), iar gazul a fost trecut prin apă de var și s-au obținut 20 g de precipitat. Cunoscând că metalul este divalent, iar HCl reacționează cu ambii componenți din amestecul inițial, determină :
a) simbolul metalului ;i formula chimică a carbonatului său;
b) compoziția procentuală masică a amestecului A;
c) masa soluției de HCl 10% consumat în reacția cu amestecul A.

Answer 1

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

Cred ca s-ar rezolva asa.

a)

Notam cu Me - metalul divalent si cu M - masa atomica relativa rotunjita, exprimata in unitati de masa(u.m.), a metalului divalent Me.

Ar fi trebuit sa notez cu A - masa atomica relativa rotunjita a metalului Me, dar daca amestecul este notat in enunt cu A, am vrut sa evit o confuzie in acest sens datorita notatiei. Daca preferi sa folosesti alte notatii, este optiunea ta daca le folosesti.

Formula carbonatului este asadar MeCO3.

Masa molara a carbonatului MeCO3 este 1*M + 1*12 + 3*16 = (M + 60)(g/mol).

Ecuatiile reactiilor cu HCl sunt:

Me  +  2HCl  =  MeCl2  +  H2
si
MeCO3  +  2HCl  =  MeCl2  +  CO2  +  H2O

De fapt in reactia dintre MeCO3 si HCl  se obtine acidul carbonic H2CO3, care insa este instabil si se descompune in CO2 si H2O.

Gazul rezultat in urma celor doua reactii cu HCl este, dupa parerea mea, un amestec de doua gaze, si anume H2 degajat in reactia Me cu HCl si respectiv CO2 degajat in reactia MeCO3 cu HCl.

Cu apa de var reactioneaza, dintre cele doua gaze, CO2, deci putem calcula ce volum de CO2 in conditii normale(c.n.) este necesar pentru a obtine 20 g CaCO3(precipitatul obtinut la reactia dintre CO2 si apa de var este, evident, CaCO3).

Masa molara a CaCO3 este 1*40 + 1*12 + 3*16 = 100(g/mol).

In conditii normale(c.n.), volumul unui mol de gaz este 22,4 litri.

CO2  +  Ca(OH)2  =  CaCO3  +  H2O

Daca din 1*22,4 l CO2 rezulta 1*100 g CaCO3
Atunci din V1 l CO2 vor rezulta 20 g CaCO3

V1 = 20*22,4/100 = 4,48(l CO2).

Volumul amestecului gazos rezultat din reactia Me si MeCO3 cu HCl este(in c.n.):

 V = 6720 ml  = 6,72 l, deci inseamna ca volumul de H2 degajat in reactia dintre Me si HCl este V2 = V - V1 = 6,72 - 4,48 = 2,24(l H2).

Notam cu x(g) - masa de metal Me din amestecul initial A si cu y(g) - masa de carbonat MeCO3 din amestecul initial A.

Evident ca se poate scrie relatia: x + y = 31,5                      (1)

Exprimam acum pe x si pe y in functie de M din ecuatiile reactiilor cu HCl.

Me  +  2HCl  =  MeCl2  +  H2

Daca din 1*M g Me rezulta 1*22,4 l H2
Atunci din x g Me vor rezulta 2,24 l H2

x = 2,24M/22,4 = 0,1M(g Me).

MeCO3  +  2HCl  =  MeCl2  +  CO2  +  H2O

Daca din 1*(M + 60)g MeCO3 rezulta 1*22,4 l CO2
Atunci din y g MeCO3 vor rezulta 4,48 l CO2

y = 4,48(M + 60)/22,4 = 0,2(M + 60) = (0,2M + 12)(g MeCO3).

Inlocuind expresiile lui x si y in relatia (1), se obtine ecuatia:

0,1M + 0,2M + 12 = 31,5

0,3M = 19,5, de unde M = 65.

Metalul(notat cu Me) cu masa atomica relativa rotunjita egala cu 65 u.m. este zincul(simbol chimic Zn), iar carbonatul MeCO3 este deci ZnCO3(carbonatul de zinc).


b)

Masa de Zn din amestec este x = 0,1M = 0,1*65 = 6,5(g Zn).
Masa de ZnCO3 din amestec este atunci 31,5 - 6,5 = 25(g ZnCO3).

Daca in 31,5 g amestec A se gasesc 6,5 g Zn si 25 g ZnCO3
Atunci in 100 g amestec A se vor gasi p1 g Zn si p2 g ZnCO3

p1 = 6,5*100/31,5 = aprox. 20,635(g Zn).

p2 = 25*100/31,5 = aprox. 79,365(g ZnCO3).

Asadar compozitia procentuala masica a amestecului A este, cu aproximatie:
20, 635% Zn si respectiv 79,365% ZnCO3.


c)

Determinam mai intai masele de HCl ce reactioneaza cu Zn si respectiv cu ZnCO3.

Masa molara a HCl este 1*1 + 1*35,5 = 36,5(g HCl).

Din reactia Zn cu HCl se degaja 2,24 l H2(c.n.).

Zn  +  2HCl  =  ZnCl2  +  H2

Daca din 2*36,5 g HCl rezulta 1*22,4 l H2
Atunci din z g HCl vor rezulta 2,24 l H2

z = 2*36,5*2,24/22,4 = 7,3(g HCl).

Din reactia ZnCO3 cu HCl se degaja 4,48 l CO2(c.n.).

ZnCO3  +  2HCl  =  ZnCl2  +  CO2  +  H2O

Daca din 2*36,5 g HCl rezulta 1*22,4 l CO2
Atunci din w g HCl vor rezulta 4,48 l CO2

w = 2*36,5*4,48/22,4 = 14,6(g HCl).

Masa totala de HCl care reactioneaza cu amestecul A este: z + w = 7,3 + 14,6 = 21,9(g HCl). Aceasta este masa dizolvata de HCl(md).
Masa solutiei de HCl(ms) de concentratie c% = 10% se determina din formula concentratiei procentuale:

c = 100*md/ms, de unde ms = 100*md/c = 100*21,9/10 = 219(g solutie HCl 10%) = 0,219(kg solutie HCl 10%).

Asta este parerea mea.