Номер 2.7, страница 47, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

2.7. Ацетилен получают взаимодействием карбида кальция с водой: $CaC_2 + 2H_2O = Ca(OH)_2 + C_2H_2$. Определите, какой объем ацетилена (н. у.) выделится при вступлении в реакцию 33,7 г технического карбида кальция, содержащего 5% примесей.

Дано:

$m_{техн.}(CaC_2) = 33.7 \, \text{г}$

$\omega_{примесей} = 5\%$

$m_{техн.}(CaC_2) = 0.0337 \, \text{кг}$

$\omega_{примесей} = 0.05$

Найти:

$V(C_2H_2)$ — ?

Решение:

Уравнение реакции получения ацетилена из карбида кальция и воды:

$CaC_2 + 2H_2O = Ca(OH)_2 + C_2H_2$

1. Сначала определим массовую долю чистого карбида кальция ($CaC_2$) в техническом образце. Если массовая доля примесей составляет 5%, то массовая доля основного вещества:

$\omega(CaC_2) = 100\% - \omega_{примесей} = 100\% - 5\% = 95\%$, или в долях единицы $0.95$.

2. Теперь рассчитаем массу чистого карбида кальция, которая вступит в реакцию:

$m(CaC_2) = m_{техн.}(CaC_2) \cdot \omega(CaC_2) = 33.7 \, \text{г} \cdot 0.95 = 32.015 \, \text{г}$

3. Вычислим молярную массу карбида кальция ($CaC_2$), используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы ($A_r(Ca) = 40$, $A_r(C) = 12$):

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

4. Найдем количество вещества (число моль) чистого карбида кальция:

$n(CaC_2) = \frac{m(CaC_2)}{M(CaC_2)} = \frac{32.015 \, \text{г}}{64 \, \text{г/моль}} \approx 0.50023 \, \text{моль}$

5. По уравнению реакции, стехиометрическое соотношение между карбидом кальция и ацетиленом составляет 1:1. Это означает, что из одного моля $CaC_2$ образуется один моль $C_2H_2$. Следовательно, количество вещества ацетилена равно количеству вещества карбида кальция:

$n(C_2H_2) = n(CaC_2) \approx 0.50023 \, \text{моль}$

6. Рассчитаем объем выделившегося ацетилена при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем любого газа при н. у. ($V_m$) равен $22.4 \, \text{л/моль}$.

$V(C_2H_2) = n(C_2H_2) \cdot V_m = 0.50023 \, \text{моль} \cdot 22.4 \, \text{л/моль} \approx 11.205 \, \text{л}$

Округляя результат до трех значащих цифр (в соответствии с точностью исходных данных), получаем $11.2 \, \text{л}$.

Ответ: выделится $11.2 \, \text{л}$ ацетилена.