Varianta de rezolvare propusă
Avem schema de lucru cu datele problemei:
sol.1 de HCl + sol.2 de HCl ⇒ sol. 3 de HCl finală
ms1=200 g ms2=300 g ms3 =ms1+ms2=500 g sol. 3
C1=25% C2 = 50% C 3 (Cf) =?
md1=? md2=? md 3(mdf) =md1+md2
d1= 1,35g/cm³ d2=1,55 g/cm³ ........................
V1=? (cm³) V2=? (cm³) V3=V1+V2 (cm³)
CM1 (mol/L)=? CM2 (mol/L)=? C M3 (mol/L) =?
HCl total
↓
soluție de Ca(OH)₂ 2 M
↓
CaCl₂ +2H₂O
Observăm din acestă schemă că avem o amestecare a soluției de 50% HCl cu o soluție de 25% HCl, prin care va rezulta o soluție cu o concentrație procentuală mai mică în HCl (operația se numește diluția soluției concentrate). Soluția rezultată se tratează, cu o soluție de Ca(OH)₂ și are loc neutralizarea HCl.
Nu știm și vom calcula:
a) Concentrația procentuală (C3 %) a soluției rezulate cu relația:
C 3 % = md3.100/ms3
Avem:
a1) Masa soluției finale (ms3):
ms3= ms1=ms2=200g+300g=500g
a2) Nu știm md1 , md2, md3 , pe care le vom calcula, din concentrațiile procentuale și masele de soluții corespunzătoare.
C% = md.100/ms; md= C %. ms/100
Rezultă:
md1= 25%.200g/100%=50 g de HCl
md2=50%.300g/100%=150 g de HCl
md3=50 g +150 g=200g de HCl
a3) Rezultă că C3% este:
C3%= 200g.100% /500 g=40% de HCl
b) Concentrațiile molare ale soluțiilor inițiale și finale
Plecăm de la definiția concentrației molare și relația matematică pentru calcularea ei.
CM =md/M.Vs
CM1= md1/M HCl .Vs1 (mol/L); CM2= md2/M HCl .Vs2 (mol/L)
C M 3 (final) = md3/ M HCl . Vs 3(final) ( mol/L)
unde:
md3 de HCl= 200 g (de la pct.a)
V s 3 (final) = Vs1+Vs2( L)=?
Nu știm Vs1 (mL) și Vs2 (mL)=? (volume de soluții)
1 mL= 1 cm³; 1mL= 1: 1000 L
M la HCl=A H+A Cl= 1+35,5=36,5 g/mL
b1)Vom calcula Vs1 (mL) și Vs2(mL) din masele de soluții 1 și 2 și densitățile soluțiilor 1, respectiv 2.
Densitatea soluției se calculează cu relația matematică:
d=ms/Vs (g/mL), ms=masa soluției(g); Vs=volumul soluției (mL)
Vs=ms/d (g/g/mL)
Rezultă:
Vs1= 200g/1,35 g/mL=148,15 mL soluție 1 de 25% HCl=0,148 L
Vs2= 300g/1,55 g/mL=193,55 mL soluție 2 de 50% HCl= 0,194L
Vs3=Vs1 +Vs2= 0,342 L
b2) Calulăm concentrațiile molare cerute:
CM1 = 50 g HCl/36,5 g/mol. 0,148L=9,256=9,26M de HCl
CM2=150g/36,5 g/mol.0,194L=21,18 M
CM3(final)=200g/36,5 g/mol.0,342L=16,02 M
c) Se cere volumul de soluție Ca(OH)₂ 2M, care neutralizează HCl din soluția 3 (final).
Calculul se bazează pe aflarea masei de Ca(OH)₂, care va reacționa cu 200 g de HCl (md3 din soluția finală); acestă masă este masa dizolvată de Ca(OH)₂ în volumul necunoscut de soluție de concentrație molară 2M.
M Ca(OH)₂=A Ca+ 2.A O + 2.A H=40+2.16+2.1=40+32+2=74 g/mol
Ecuația reacției chimice și calculul stoechiometric pentru aflarea masei de Ca(OH)₂ X este:
X 200g
Ca(OH)₂ + 2 HCl= CaCl₂ + 2H₂O
74 g/mol........2.36,5 g/mol
X=74 g/mol.200g/2.36,5 g/mol=202,74 g de Ca(OH)₂
Calculăm volumul de soluției, prin introducerea datelor în relația matematică a lui CM:
2 mol/L = 202,74 g/ 74 g/mol. Vs
2 .74 .Vs=202,74.L; Vs= 202,74 L/ 148=1,369 L= 1369 mL, aprox 1,4 L
R: a) 40% HCl, b) CMfinal =16 M; c) 1369 mL
