Номер 2.40, страница 50, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

2.40. Технический карбид кальция массой 20 г, содержащий 5% примесей, обработали избытком воды. Полученный ацетилен пропустили вместе с водородом над никелевым катализатором. Вычислите объем этана (н. у.), выделившегося при этом.

Дано:

$m_{\text{техн.}}(CaC_2) = 20 \text{ г}$

$\omega_{\text{примесей}} = 5\% = 0.05$

Найти:

$V(C_2H_6)_{\text{н.у.}} - ?$

Решение:

Первым шагом определим массу чистого карбида кальция ($CaC_2$) в техническом образце. Массовая доля чистого вещества составляет $100\% - 5\% = 95\%$.

$m(CaC_2) = m_{\text{техн.}}(CaC_2) \times (1 - \omega_{\text{примесей}}) = 20 \text{ г} \times 0.95 = 19 \text{ г}$

Далее происходит последовательность двух химических реакций.

1) Гидролиз карбида кальция с образованием ацетилена ($C_2H_2$):

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

2) Гидрирование полученного ацетилена водородом до этана ($C_2H_6$) на никелевом катализаторе:

$C_2H_2 + 2H_2 \xrightarrow{Ni} C_2H_6$

Для расчета объема этана необходимо найти его количество вещества. Расчет будем вести по цепочке превращений.

Вычислим молярную массу карбида кальция:

$M(CaC_2) = 40 + 2 \times 12 = 64 \text{ г/моль}$

Найдем количество вещества чистого карбида кальция, вступившего в реакцию:

$n(CaC_2) = \frac{m(CaC_2)}{M(CaC_2)} = \frac{19 \text{ г}}{64 \text{ г/моль}} = 0.296875 \text{ моль}$

Из уравнений реакций следует, что соотношение количеств веществ $CaC_2$, $C_2H_2$ и $C_2H_6$ равно 1:1:1.

$n(CaC_2) : n(C_2H_2) : n(C_2H_6) = 1:1:1$

Следовательно, количество вещества образовавшегося этана равно количеству вещества исходного карбида кальция:

$n(C_2H_6) = n(CaC_2) = 0.296875 \text{ моль}$

Теперь вычислим объем этана при нормальных условиях (н. у.), где молярный объем газа $V_m$ равен 22.4 л/моль:

$V(C_2H_6) = n(C_2H_6) \times V_m = 0.296875 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 6.65 \text{ л}$

Ответ: объем выделившегося этана составляет 6.65 л.