Номер 8, страница 110 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

8. Сожгли 4,7 г фенола и получившийся оксид углерода(IV) пропустили через раствор гидроксида кальция, взятого в избытке. Вычислите массу (в граммах) образовавшегося карбоната кальция.

Дано:

Масса фенола $m(\text{C}_6\text{H}_5\text{OH}) = 4,7 \text{ г}$

Раствор гидроксида кальция $\text{Ca(OH)}_2$ взят в избытке.

Найти:

Массу образовавшегося карбоната кальция $m(\text{CaCO}_3)$ - ?

Решение:

Процесс, описанный в задаче, включает две последовательные химические реакции.

1. Первая реакция — это полное сгорание (горение) фенола в кислороде. Продуктами этой реакции являются оксид углерода(IV) (углекислый газ) и вода. Запишем и уравняем уравнение реакции:

$\text{C}_6\text{H}_5\text{OH} + 7\text{O}_2 \rightarrow 6\text{CO}_2 + 3\text{H}_2\text{O}$

2. Вторая реакция — это взаимодействие получившегося оксида углерода(IV) с гидроксидом кальция (известковой водой). Поскольку гидроксид кальция, согласно условию, находится в избытке, весь оксид углерода прореагирует с образованием средней соли — нерастворимого карбоната кальция, который выпадает в осадок.

$\text{CO}_2 + \text{Ca(OH)}_2 \rightarrow \text{CaCO}_3\downarrow + \text{H}_2\text{O}$

Для проведения расчетов нам понадобятся молярные массы веществ. Рассчитаем их, используя относительные атомные массы из Периодической таблицы химических элементов (округляем до целых): $Ar(\text{C})=12$, $Ar(\text{H})=1$, $Ar(\text{O})=16$, $Ar(\text{Ca})=40$.

Молярная масса фенола $(\text{C}_6\text{H}_5\text{OH})$:

$M(\text{C}_6\text{H}_5\text{OH}) = 6 \cdot 12 + (5+1) \cdot 1 + 16 = 72 + 6 + 16 = 94 \text{ г/моль}$

Молярная масса карбоната кальция $(\text{CaCO}_3)$:

$M(\text{CaCO}_3) = 40 + 12 + 3 \cdot 16 = 40 + 12 + 48 = 100 \text{ г/моль}$

Теперь выполним стехиометрические расчеты по уравнениям реакций.

Сначала найдем количество вещества (число молей) фенола, которое сожгли:

$n(\text{C}_6\text{H}_5\text{OH}) = \frac{m(\text{C}_6\text{H}_5\text{OH})}{M(\text{C}_6\text{H}_5\text{OH})} = \frac{4,7 \text{ г}}{94 \text{ г/моль}} = 0,05 \text{ моль}$

По уравнению реакции горения (1) видно, что из 1 моль фенола образуется 6 моль оксида углерода(IV). Рассчитаем количество вещества выделившегося $\text{CO}_2$:

$n(\text{CO}_2) = 6 \cdot n(\text{C}_6\text{H}_5\text{OH}) = 6 \cdot 0,05 \text{ моль} = 0,3 \text{ моль}$

Далее, по уравнению реакции (2) видно, что 1 моль $\text{CO}_2$ реагирует с образованием 1 моль $\text{CaCO}_3$. Так как весь $\text{CO}_2$ вступает в реакцию (поскольку $\text{Ca(OH)}_2$ в избытке), количество вещества образовавшегося карбоната кальция будет равно количеству вещества прореагировавшего $\text{CO}_2$:

$n(\text{CaCO}_3) = n(\text{CO}_2) = 0,3 \text{ моль}$

Наконец, зная количество вещества и молярную массу карбоната кальция, можем вычислить его массу:

$m(\text{CaCO}_3) = n(\text{CaCO}_3) \cdot M(\text{CaCO}_3) = 0,3 \text{ моль} \cdot 100 \text{ г/моль} = 30 \text{ г}$

Ответ: масса образовавшегося карбоната кальция составляет 30 г.