Вопрос школьника
Рассчитайте массу и объем углекислого газа (н. у.), выделившегося при действии раствора, содержащего 126 кг азотной кислоты, на избыток карбоната кальция, если выход углекислого газа составляет 80% от теоретически возможного.
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать химическое уравнение реакции между азотной кислотой и карбонатом кальция:
HNO3 + CaCO3 → Ca(NO3)2 + CO2 + H2O
Из уравнения видно, что при реакции образуется углекислый газ (CO2). Для расчета массы и объема углекислого газа необходимо знать количество азотной кислоты, которое было использовано в реакции.
Масса азотной кислоты, содержащейся в растворе, равна 126 кг. Для расчета количества азотной кислоты в молях необходимо разделить массу на молярную массу:
n(HNO3) = m(HNO3) / M(HNO3) = 126 кг / 63 г/моль = 2000 моль
Из уравнения реакции видно, что на одну моль азотной кислоты приходится одна моль углекислого газа. Таким образом, количество углекислого газа, выделившегося при реакции, равно 2000 моль.
Для расчета массы углекислого газа необходимо умножить количество молей на молярную массу:
m(CO2) = n(CO2) * M(CO2) = 2000 моль * 44 г/моль = 88000 г = 88 кг
Таким образом, масса углекислого газа, выделившегося при реакции, равна 88 кг.
Для расчета объема углекислого газа необходимо использовать уравнение состояния идеального газа:
PV = nRT
где P — давление газа, V — его объем, n — количество вещества в молях, R — универсальная газовая постоянная, T — температура газа.
Для расчета объема углекислого газа необходимо знать его давление, температуру и количество вещества в молях. Давление углекислого газа можно принять равным атмосферному давлению (101325 Па), а температуру — комнатной (около 25 градусов Цельсия).
Таким образом, объем углекислого газа можно рассчитать по формуле:
V = nRT / P = 2000 моль * 8,31 Дж/(моль*К) * 298 К / 101325 Па = 47,5 м3
Таким образом, объем углекислого газа, выделившегося при реакции, равен 47,5 м3.
