Номер 2.49, страница 51, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

2.49. Вычислите объем оксида углерода(IV) (н. у.) и массу оксида кальция, которые можно получить при полном разложении 500 г известняка, в котором находится 10% примеси.

Дано:

$m(\text{известняка}) = 500 \text{ г}$
$\omega(\text{примесей}) = 10\%$

В системе СИ:

$m(\text{известняка}) = 0.5 \text{ кг}$

Найти:

$V(\text{CO}_2) - ?$
$m(\text{CaO}) - ?$

Решение:

1. Известняк представляет собой карбонат кальция ($CaCO_3$) с примесями. В реакции разложения участвует только чистое вещество. Найдем массу и массовую долю чистого карбоната кальция.

Массовая доля чистого $CaCO_3$ в известняке составляет:
$\omega(CaCO_3) = 100\% - \omega(\text{примесей}) = 100\% - 10\% = 90\% = 0.9$

Масса чистого $CaCO_3$, которая вступит в реакцию:
$m(CaCO_3) = m(\text{известняка}) \cdot \omega(CaCO_3) = 500 \text{ г} \cdot 0.9 = 450 \text{ г}$

2. Составим уравнение реакции термического разложения карбоната кальция. При нагревании он разлагается на оксид кальция ($CaO$) и оксид углерода(IV) ($CO_2$):
$CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2\uparrow$

3. Рассчитаем молярные массы веществ, используя периодическую таблицу химических элементов ($Ar(Ca)=40$, $Ar(C)=12$, $Ar(O)=16$):
$M(CaCO_3) = 40 + 12 + 3 \cdot 16 = 100 \text{ г/моль}$
$M(CaO) = 40 + 16 = 56 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (число моль) карбоната кальция, вступившего в реакцию:
$n(CaCO_3) = \frac{m(CaCO_3)}{M(CaCO_3)} = \frac{450 \text{ г}}{100 \text{ г/моль}} = 4.5 \text{ моль}$

5. По уравнению реакции stoichiometry, соотношение количеств веществ реагента и продуктов составляет $1:1:1$.
$n(CaCO_3) : n(CaO) : n(CO_2) = 1 : 1 : 1$
Следовательно, количество вещества образовавшихся продуктов равно:
$n(CaO) = n(CaCO_3) = 4.5 \text{ моль}$
$n(CO_2) = n(CaCO_3) = 4.5 \text{ моль}$

6. Вычислим массу образовавшегося оксида кальция ($CaO$):
$m(CaO) = n(CaO) \cdot M(CaO) = 4.5 \text{ моль} \cdot 56 \text{ г/моль} = 252 \text{ г}$

7. Вычислим объем выделившегося оксида углерода(IV) ($CO_2$) при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем любого газа при н. у. ($V_m$) равен $22.4 \text{ л/моль}$.
$V(CO_2) = n(CO_2) \cdot V_m = 4.5 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 100.8 \text{ л}$

Ответ: при полном разложении 500 г известняка можно получить $252 \text{ г}$ оксида кальция и $100.8 \text{ л}$ оксида углерода(IV).