Номер 8, страница 106 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 23. Ряд стандартных электродных потенциалов. Глава V. Электрохимические реакции - номер 8, страница 106.

Условие.

8. Вычислите массу известняка с массовой долей карбоната кальция 95 %, который расходуется на производство гашёной извести массой 60 кг с массовой долей гидроксида кальция 86 %.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(\text{гаш. извести}) = 60 \text{ кг}$

$\omega(Ca(OH)_2) = 86\% = 0.86$

$\omega(CaCO_3 \text{ в известняке}) = 95\% = 0.95$

Найти:

$m(\text{известняка}) - ?$

Решение:

Процесс получения гашёной извести (гидроксида кальция) из известняка (карбоната кальция) включает две последовательные химические реакции:

1. Термическое разложение (обжиг) известняка для получения негашёной извести (оксида кальция):

$CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2\uparrow$

2. Реакция оксида кальция с водой (гашение извести) для получения гидроксида кальция:

$CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$

Из уравнений реакций видно, что из 1 моль $CaCO_3$ образуется 1 моль $CaO$, из которого затем получается 1 моль $Ca(OH)_2$. Таким образом, общее стехиометрическое соотношение между исходным веществом и конечным продуктом составляет 1:1.

$n(CaCO_3) = n(Ca(OH)_2)$

1. Вычислим массу чистого гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$) в полученной гашёной извести:

$m(Ca(OH)_2) = m(\text{гаш. извести}) \times \omega(Ca(OH)_2) = 60 \text{ кг} \times 0.86 = 51.6 \text{ кг}$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчете. Для удобства переведем их в кг/кмоль (численно равно г/моль):

$M(CaCO_3) = 40.08 + 12.01 + 3 \times 16.00 \approx 100 \text{ г/моль} = 100 \text{ кг/кмоль}$

$M(Ca(OH)_2) = 40.08 + 2 \times (16.00 + 1.008) \approx 74.1 \text{ г/моль} = 74.1 \text{ кг/кмоль}$

3. Найдем количество вещества гидроксида кальция в киломолях (кмоль):

$n(Ca(OH)_2) = \frac{m(Ca(OH)_2)}{M(Ca(OH)_2)} = \frac{51.6 \text{ кг}}{74.1 \text{ кг/кмоль}} \approx 0.696 \text{ кмоль}$

4. Согласно стехиометрическому соотношению, количество вещества карбоната кальция равно количеству вещества гидроксида кальция:

$n(CaCO_3) = n(Ca(OH)_2) \approx 0.696 \text{ кмоль}$

5. Вычислим массу чистого карбоната кальция ($CaCO_3$), которая потребовалась для реакции:

$m(CaCO_3) = n(CaCO_3) \times M(CaCO_3) = 0.696 \text{ кмоль} \times 100 \text{ кг/кмоль} = 69.6 \text{ кг}$

6. Зная массу чистого карбоната кальция и его массовую долю в известняке, найдем общую массу известняка:

$m(\text{известняка}) = \frac{m(CaCO_3)}{\omega(CaCO_3)} = \frac{69.6 \text{ кг}}{0.95} \approx 73.26 \text{ кг}$

Округлим результат до одного знака после запятой.

Ответ: масса известняка составляет 73,3 кг.