Номер 32, страница 30 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

2.32. Октан массой 20 г сожгли в кислороде и продукты реакции пропустили через избыток известковой воды. Рассчитайте массу выпавшего осадка.

Дано:

$m(C_8H_{18}) = 20 \text{ г}$

Найти:

$m(CaCO_3) - ?$

Решение:

Сначала запишем уравнение реакции горения октана ($C_8H_{18}$). При полном сгорании любого углеводорода образуются углекислый газ ($CO_2$) и вода ($H_2O$).

$2C_8H_{18} + 25O_2 \rightarrow 16CO_2 + 18H_2O$

Затем продукты реакции пропускают через избыток известковой воды (водный раствор гидроксида кальция $Ca(OH)_2$). Углекислый газ, как кислотный оксид, реагирует с гидроксидом кальция, образуя нерастворимую в воде соль — карбонат кальция ($CaCO_3$), который выпадает в осадок.

$CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

Поскольку по условию задачи известковая вода находится в избытке, весь образовавшийся углекислый газ вступит в реакцию. Наша задача сводится к тому, чтобы, зная массу исходного октана, рассчитать массу конечного продукта — карбоната кальция.

1. Вычислим молярную массу октана ($C_8H_{18}$), используя относительные атомные массы элементов: $Ar(C)=12$, $Ar(H)=1$.

$M(C_8H_{18}) = 8 \cdot 12 + 18 \cdot 1 = 96 + 18 = 114 \text{ г/моль}$

2. Найдем количество вещества (число моль) октана в 20 г.

$n(C_8H_{18}) = \frac{m(C_8H_{18})}{M(C_8H_{18})} = \frac{20 \text{ г}}{114 \text{ г/моль}}$

3. Используя уравнение реакции горения, определим количество вещества углекислого газа ($CO_2$), которое образовалось. Из уравнения видно, что из 2 моль октана образуется 16 моль углекислого газа, то есть соотношение $n(C_8H_{18}) : n(CO_2) = 2 : 16 = 1 : 8$.

$n(CO_2) = 8 \cdot n(C_8H_{18}) = 8 \cdot \frac{20}{114} = \frac{160}{114} \text{ моль}$

4. Теперь по второму уравнению реакции найдем количество вещества осадка ($CaCO_3$). Соотношение $n(CO_2) : n(CaCO_3) = 1 : 1$.

$n(CaCO_3) = n(CO_2) = \frac{160}{114} \text{ моль}$

5. Рассчитаем молярную массу карбоната кальция ($CaCO_3$), используя относительные атомные массы: $Ar(Ca)=40$, $Ar(C)=12$, $Ar(O)=16$.

$M(CaCO_3) = 40 + 12 + 3 \cdot 16 = 100 \text{ г/моль}$

6. Наконец, рассчитаем массу выпавшего осадка.

$m(CaCO_3) = n(CaCO_3) \cdot M(CaCO_3) = \frac{160}{114} \text{ моль} \cdot 100 \text{ г/моль} = \frac{16000}{114} \text{ г} \approx 140,35 \text{ г}$

Ответ: масса выпавшего осадка составляет 140,35 г.