Номер 10, страница 87 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

10. Какой объём ацетилена (н. у.) можно получить при взаимодействии 51,2 кг карбида кальция с водой, если массовая доля выхода ацетилена составляет 0,84 от теоретического выхода продукта?

Дано:

Масса карбида кальция $m(CaC_2) = 51.2 \text{ кг}$

Массовая доля выхода ацетилена $\eta(C_2H_2) = 0.84$

$m(CaC_2) = 51.2 \text{ кг} = 51.2 \cdot 1000 \text{ г} = 51200 \text{ г}$

Найти:

Объём ацетилена $V(C_2H_2)$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции получения ацетилена ($C_2H_2$) при взаимодействии карбида кальция ($CaC_2$) с водой ($H_2O$):

$CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2\uparrow + Ca(OH)_2$

2. Рассчитаем молярную массу карбида кальция ($M(CaC_2)$), используя относительные атомные массы элементов из Периодической системы Д.И. Менделеева ($A_r(Ca) \approx 40 \text{ а.е.м.}$, $A_r(C) \approx 12 \text{ а.е.м.}$):

$M(CaC_2) = A_r(Ca) + 2 \cdot A_r(C) = 40 + 2 \cdot 12 = 64 \text{ г/моль}$

3. Вычислим количество вещества (число моль) карбида кальция массой 51200 г:

$\nu(CaC_2) = \frac{m(CaC_2)}{M(CaC_2)} = \frac{51200 \text{ г}}{64 \text{ г/моль}} = 800 \text{ моль}$

4. Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции, из 1 моль карбида кальция образуется 1 моль ацетилена. Следовательно, теоретически возможное количество вещества ацетилена равно количеству вещества исходного карбида кальция:

$\frac{\nu_{теор}(C_2H_2)}{1} = \frac{\nu(CaC_2)}{1}$

$\nu_{теор}(C_2H_2) = \nu(CaC_2) = 800 \text{ моль}$

5. Рассчитаем теоретический объём ацетилена ($V_{теор}(C_2H_2)$), который может быть получен. При нормальных условиях (н. у.) молярный объём любого идеального газа ($V_m$) составляет 22,4 л/моль:

$V_{теор}(C_2H_2) = \nu_{теор}(C_2H_2) \cdot V_m = 800 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 17920 \text{ л}$

6. В условии задачи указано, что выход продукта составляет 0,84 (или 84%) от теоретически возможного. Вычислим практический объём ацетилена ($V_{практ}(C_2H_2)$):

$V_{практ}(C_2H_2) = V_{теор}(C_2H_2) \cdot \eta(C_2H_2) = 17920 \text{ л} \cdot 0.84 = 15052.8 \text{ л}$

Полученный объём можно также выразить в кубических метрах, зная, что $1 \text{ м}^3 = 1000 \text{ л}$:

$V_{практ}(C_2H_2) = 15052.8 \text{ л} = 15.0528 \text{ м}^3$

Ответ: можно получить 15052,8 л (15,0528 м³) ацетилена.