Какой был получен выход продукта реакции при реагировании 25 г мела, содержащего 95% кальций карбоната, с раствором

Denis

53

Чтобы решить данную задачу, нам понадобится уравнение реакции и расчет количества веществ, используя закон сохранения массы.

Уравнение реакции реагирования кальция карбоната (CaCO3) с серной кислотой (H2SO4) выглядит следующим образом:

\[CaCO3 + H2SO4 \rightarrow CaSO4 + H2O + CO2\]

Согласно данному уравнению, одна молекула CaCO3 реагирует с одной молекулой H2SO4 и образует одну молекулу CaSO4, одну молекулу H2O и одну молекулу CO2.

1. Найдем количество вещества кальция карбоната в граммах:

Молярная масса CaCO3 равна 100 г/моль.
Масса данного вещества равна 25 г.
Таким образом, количество молей CaCO3 равно:

\[\text{количество молей CaCO3} = \frac{\text{масса CaCO3}}{\text{молярная масса CaCO3}} = \frac{25 \, \text{г}}{100 \, \text{г/моль}} = 0,25 \, \text{моль}\]

2. Рассчитаем количество вещества серной кислоты в граммах:

Молярная масса H2SO4 равна 98 г/моль.
Масса данного вещества равна 150 г.
Таким образом, количество молей H2SO4 равно:

\[\text{количество молей H2SO4} = \frac{\text{масса H2SO4}}{\text{молярная масса H2SO4}} = \frac{150 \, \text{г}}{98 \, \text{г/моль}} = 1,53 \, \text{моль}\]

3. Согласно уравнению реакции, каждая молекула CaCO3 превращается в одну молекулу CO2.
То есть, количество молей CO2 будет равняться количеству молей CaCO3.
Поскольку мы рассчитали, что количество молей CaCO3 равно 0,25 моль, тогда количество молей CO2 также будет равно 0,25 моль.

4. Чтобы рассчитать объем диоксида углерода (СО2), образовавшегося в результате реакции, мы можем использовать уравнение идеального газа:

\[pV = nRT\]

где p - давление газа, V - объем газа, n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа.

5. Мы знаем, что образовалось 5 дм³ (в кубе) (н.у.) СО2. Но что это значит в молях?

Объем газа нормальных условиях (н.у.) можно рассчитать, используя объем при стандартных условиях (с.у.):

\[V_{\text{н.у.}} = V_{\text{с.у.}} \times \frac{T_{\text{н.у.}}}{T_{\text{с.у.}}}\]

Значение T_н.у. равно 273,15 К, а значение T_с.у. равно 298,15 К.
Подставим известные значения:

\[V_{\text{н.у.}} = 5 \, \text{дм³} \times \frac{273,15 \, \text{К}}{298,15 \, \text{К}} \approx 4,57 \, \text{дм³}\]

Таким образом, количество молей CO2 можно рассчитать следующим образом:

\[n_{\text{CO2}} = \frac{V_{\text{н.у.}}}{V_{\text{моль}}} = \frac{4,57 \, \text{дм³}}{22,4 \, \text{л/моль}} \approx 0,204 \, \text{моль}\]

6. Теперь у нас есть количество молей CO2, полученное в результате реакции. Чтобы найти массу CO2 в граммах, нам нужно знать его молярную массу.

Молярная масса CO2 равна 44 г/моль.

Таким образом, масса CO2 будет равна:

\[\text{Масса CO2} = \text{количество молей CO2} \times \text{молярная масса CO2} = 0,204 \, \text{моль} \times 44 \, \text{г/моль} \approx 8,98 \, \text{г}\]

Ответ: В результате реакции получилось примерно 8,98 г диоксида углерода (СО2).