Вопрос школьника
Природный газ содержит метан (объемная доля 95%), азот (2%), оксид углерода (IV) (3%). Образец этого газа объемом 4,48 л (объем приведен к нормальным условиям) сожгли, а всю газовую смесь пропустили через избыток раствора гидроксида кальция. Рассчитайте массу образовавшегося осадка.
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать химические уравнения реакций сгорания метана и реакции образования осадка гидроксида кальция.
1. Реакция сгорания метана:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
Из уравнения видно, что на каждый мол метана образуется один мол углекислого газа и два моля воды.
2. Реакция образования осадка гидроксида кальция:
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O
Из уравнения видно, что на каждый мол углекислого газа образуется один мол карбоната кальция.
Теперь можно рассчитать количество метана и углекислого газа в образце газа:
— Объем газа при нормальных условиях (0°C, 1 атм) равен 4,48 л. Переведем его в моль при стандартных условиях (0°C, 1 атм, 22,4 л/моль):
n(CH4) = V/VM = 4,48/22,4 = 0,2 моль
— Объемный процент метана в газе равен 95%, значит, количество метана в образце:
n(CH4) = 0,2 моль × 0,95 = 0,19 моль
— Из уравнения реакции сгорания метана видно, что на каждый мол метана образуется один мол углекислого газа. Значит, количество углекислого газа в образце:
n(CO2) = n(CH4) = 0,19 моль
Теперь можно рассчитать количество карбоната кальция, образовавшегося при реакции с гидроксидом кальция:
— Из уравнения реакции образования осадка видно, что на каждый мол углекислого газа образуется один мол карбоната кальция. Значит, количество карбоната кальция:
n(CaCO3) = n(CO2) = 0,19 моль
Наконец, можно рассчитать массу образовавшегося осадка карбоната кальция:
— Молярная масса карбоната кальция (CaCO3) равна 100,1 г/моль. Значит, масса образовавшегося осадка:
m(CaCO3) = n(CaCO3) × M(CaCO3) = 0,19 моль × 100,1 г/моль = 19,019 г
Ответ: масса образовавшегося осадка карбоната кальция равна 19,019 г.
