Вопрос школьника
На 300 г известняка, содержащего 75% CaCO3, подействовали избытком соляной кислоты. Вычислите количество вещества, объем (н. у.) и массу выделившегося газа
Ответ от учителя
Известно, что 300 г известняка содержат 75% CaCO3, то есть масса CaCO3 в этом количестве известняка равна:
m(CaCO3) = 300 г * 0.75 = 225 г
Так как соляная кислота реагирует с CaCO3 по уравнению:
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
то для полного превращения 225 г CaCO3 потребуется 2 моля HCl на 1 моль CaCO3. Таким образом, количество вещества HCl, необходимое для реакции, равно:
n(HCl) = 2 * n(CaCO3) = 2 * m(CaCO3) / M(CaCO3) = 2 * 225 г / 100.09 г/моль = 4.498 моль
При этом выделяется CO2. Объем газа можно вычислить по уравнению состояния идеального газа:
V(CO2) = n(CO2) * R * T / P
где R – универсальная газовая постоянная, T – температура, P – давление. При нормальных условиях (н. у.) температура равна 273,15 К, давление – 101,325 кПа. Тогда:
V(CO2) = n(CO2) * 8.31 Дж/(моль*К) * 273,15 К / 101,325 кПа = 0.099 м3
Массу выделившегося газа можно вычислить по его плотности при н. у.:
ρ(CO2) = m(CO2) / V(CO2) = 44,01 г/моль / 0,0224 м3/моль = 1,964 г/м3
m(CO2) = V(CO2) * ρ(CO2) = 0,099 м3 * 1,964 г/м3 = 0,194 г
Таким образом, при реакции избытком соляной кислоты с 300 г известняка, содержащего 75% CaCO3, выделилось 0,194 г CO2. Количество вещества HCl, необходимое для реакции, равно 4,498 моль. Объем выделившегося газа при н. у. составил 0,099 м3.
