1. Під час нагрівання магнію карбонату масою 4,2 кг без доступу повітря, який об єм газу виділився? 2. Як можна

Vulkan

57

1. Щоб знайти об"єм газу, виділеного під час нагрівання магнію карбонату, ми спочатку визначимо кількість газу, використовуючи мольний закон газів. Реакція нагрівання магнію карбонату може бути записана як:

\[MgCO_3 \rightarrow MgO + CO_2\]

Спочатку знайдемо мольну масу MgCO3, що дорівнює сумі мольних мас кожного елемента, що входить у сполуку. Маса магнію (Mg) дорівнює 24,31 г/моль, маса вуглецю (C) дорівнює 12,01 г/моль, а маса кисню (O) дорівнює 16,00 г/моль. Тому ми отримуємо:

\[24,31 + 12,01 + (16,00 \times 3) = 84,33 \, г/моль\]

Тепер ми можемо обчислити кількість молей магнію карбонату за допомогою формули:

\[маса = кількість \, молей \times молярна \, маса\]

\[4,2 \, кг = кількість \, молей \times 84,33 \, г/моль\]

Щоб знайти кількість молей магнію карбонату, перетворимо масу у грами:

\[4,2 \, кг = 4200 \, г\]

Тепер розрахуємо кількість молей:

\[4200 \, г = кількість \, молей \times 84,33 \, г/моль\]

\[кількість \, молей = \frac{{4200}}{{84,33}} = 49,85 \, моль\]

Тепер, знаючи кількість молей, ми можемо використовувати мольний співвідношення з реакції для знаходження кількості газу. За рівнянням реакції, одна молекула магнію карбонату генерує одну молекулу \(CO_2\). Тобто, кількість газу, яку ми отримаємо, буде дорівнювати кількості молей \(CO_2\). Отже, знаходимо:

\[кількість \, газу = 49,85 \, моль\]

Отже, під час нагрівання магнію карбонату масою 4,2 кг без доступу повітря виділиться 49,85 моль \(CO_2\).

2. Щоб отримати два кальцієвих сульфати, використовуючи кальцій оксид (CaO) і гідроксид (Ca(OH)2), ми можемо провести такі реакції:

Реакція 1:
\[CaO + H2SO4 \rightarrow CaSO4 + H2O\]

Реакція 2:
\[Ca(OH)2 + H2SO4 \rightarrow CaSO4 + 2H2O\]

В обох реакціях сульфатна кислота (H2SO4) реагує з кальцієвим оксидом або кальцієвим гідроксидом, утворюючи кальцій сульфат і воду. Зверніть увагу, що друга реакція використовує 2 молекули води.

3. Щоб розв"язати дану задачу, ми спочатку знайдемо мольну масу залізного порошку (Fe) і сульфатної кислоти (H2SO4). Маса залізного порошку дорівнює 56 г/моль, а маса сульфатної кислоти дорівнює 98 г/моль.

За формулою розчину можна знайти кількість речовини, знаючи масу та мольну масу:

\[кількість \, речовини = \frac{{маса}}{{молярна \, маса}}\]

Ми знаємо, що маса залізного порошку дорівнює 7 г, тому можемо обчислити кількість молей залізного порошку:

\[кількість \, залізного \, порошку = \frac{{7 \, г}}{{56 \, г/моль}} = 0,125 \, моль\]

Знаючи кількість молей залізного порошку, ми можемо використовувати мольні співвідношення з реакції для знаходження кількості утвореної солі. За рівнянням реакції:

\[Fe + H2SO4 \rightarrow FeSO4 + H2\]

Один моль залізного порошку (Fe) реагує з одним моль H2SO4, утворюючи одну моль сульфату заліза (FeSO4). Таким чином, кількість сульфату заліза буде дорівнювати кількості молей залізного порошку:

\[кількість \, сульфату \, заліза = 0,125 \, моль\]

Щодо об"єму газу, який виділився, ми маємо врахувати, що надлишок сульфатної кислоти буде реагувати з водою, утворюючи газ, який буде виділятися. Оскільки залізний порошок має масову частку домішок 20%, це означає, що 80% маси є чистим залізом.

Тому, маса чистого заліза дорівнює 0,80 * 7 г = 5,6 г. Знаючи масу чистого заліза, ми можемо обчислити кількість молей чистого заліза:

\[кількість \, чистого \, заліза = \frac{{5,6 \, г}}{{56 \, г/моль}} = 0,1 \, моль\]

Застосовуючи мольні співвідношення з реакції, ми отримуємо, що 1 моль Fe виділяє 1 моль H2 газу, тому кількість молей H2 буде дорівнювати кількості молей чистого заліза:

\[кількість \, H2 = 0,1 \, моль\]

Отже, маса солі, яка утворилася, дорівнюватиме масі сульфату заліза (FeSO4). Щоб обчислити масу FeSO4, ми повинні знати його молярну масу. Маса заліза (Fe) дорівнює 55,85 г/моль, а маса сірки (S) дорівнює 32,06 г/моль, а маса кисню (O) дорівнює 16,00 г/моль. Отже, обчислимо молярну масу FeSO4:

\[молярна \, маса = 55,85 + (32,06 \times 1) + (16,00 \times 4) = 151,92 \, г/моль\]

Тепер ми можемо обчислити масу FeSO4:

\[маса \, FeSO4 = кількість \, сульфату \, заліза \times молярна \, маса = 0,125 \, моль \times 151,92 \, г/моль = 18,99 \, г\]

Отже, маса солі, яка утворилася, становить 18,99 г.