Каков процент выхода продукта реакции, если кусочек мела массой 2,5 г, содержащий 95% карбоната кальция, поместили

Anton

28

Для решения этой задачи нам нужно использовать законы сохранения массы и количества вещества.

Шаг 1: Найдем количество вещества карбоната кальция (CaCO3) в кусочке мела. Для этого мы умножим массу кусочка на процент содержания карбоната кальция в нем:
\[масса\,CaCO3 = 2,5\,г \times \frac{95}{100} = 2,375\,г\,CaCO3\]

Шаг 2: Рассмотрим реакцию между карбонатом кальция и серной кислотой (H2SO4):
\[CaCO3 + H2SO4 \rightarrow CaSO4 + H2O + CO2\]

Из уравнения реакции видно, что каждый моль CaCO3 реагирует с одним молью H2SO4. Поэтому, чтобы рассчитать количество карбоната кальция, которое реагирует, нам нужно найти количество молей H2SO4 в растворе. Для этого мы воспользуемся формулой:
\[количество\,молей\,H2SO4 = \frac{масса\,H2SO4}{молярная\,масса\,H2SO4}\]

Молярная масса H2SO4 равна 98 г/моль. Подставляем известные значения:
\[количество\,молей\,H2SO4 = \frac{10\,г \times 0,3333}{98\,г/моль} \approx 0,0340\,моль\,H2SO4\]

Так как каждый моль CaCO3 реагирует с одним молью H2SO4, мы можем сказать, что количество молей CaCO3, реагировавшее с H2SO4, также равно 0,0340 моль.

Шаг 3: Теперь рассмотрим реакцию образования газа CO2:
\[CaCO3 \rightarrow CO2 + ...\]

Из уравнения реакции видно, что каждый моль CaCO3 образует один моль CO2. Таким образом, количество молей CO2, образовавшихся в реакции, также равно 0,0340 моль.

Шаг 4: Найдем объем CO2 при нормальных условиях (н.у.). Объем газа при нормальных условиях равен 22,4 л/моль. Подставляем известные значения:
\[объем\,CO2 = 0,0340\,моль \times 22,4\,л/моль = 0,7616\,л\]

Таким образом, в результате реакции образуется 0,7616 л газа CO2 объемом при нормальных условиях.

Шаг 5: Теперь можем рассчитать процент выхода продукта реакции, то есть отношение между объемом реально образовавшегося газа к ожидаемому объему газа, если бы реакция прошла полностью. Ожидаемый объем газа равен 500 см3 = 0,5 л.

\[процент\,выхода = \frac{реальный\,объем}{ожидаемый\,объем} \times 100\% = \frac{0,7616\,л}{0,5\,л} \times 100\% \approx 152,32\%\]

Ответ: Процент выхода продукта реакции составляет около 152,32%. Это означает, что в реакции произошел переход части реагентов в другие продукты, превышающий ожидаемое количество. Возможно, это связано с неидеальными условиями реакции или наличием примесей в реагентах.