Номер 14, страница 167 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

14. При растворении 180 г известняка в избытке азотной кислоты выделилось 34,27 л углекислого газа (н. у.). Определите массовую долю карбоната кальция в известняке.

Дано:

$m(\text{известняка}) = 180 \text{ г}$

$V(CO_2) = 34,27 \text{ л}$ (н. у.)

Найти:

$\omega(CaCO_3) - ?$

Решение:

Известняк – это горная порода, основным компонентом которой является карбонат кальция ($CaCO_3$). При реакции с азотной кислотой ($HNO_3$), именно карбонат кальция вступает в реакцию с выделением углекислого газа. Примеси, содержащиеся в известняке, в данной реакции не участвуют. Поскольку азотная кислота дана в избытке, весь карбонат кальция реагирует без остатка.

1. Запишем уравнение химической реакции растворения карбоната кальция в азотной кислоте:

$CaCO_3 + 2HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + H_2O + CO_2 \uparrow$

2. Рассчитаем количество вещества (число моль) выделившегося углекислого газа ($CO_2$). Объем газа дан при нормальных условиях (н. у.), поэтому для расчета используем молярный объем газа $V_m = 22,4$ л/моль.

$n(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V_m} = \frac{34,27 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 1,5299 \text{ моль}$

3. Согласно уравнению реакции, стехиометрическое соотношение между карбонатом кальция и углекислым газом составляет 1:1.

$\frac{n(CaCO_3)}{1} = \frac{n(CO_2)}{1}$

Следовательно, количество вещества карбоната кальция равно количеству вещества углекислого газа:

$n(CaCO_3) = n(CO_2) \approx 1,5299 \text{ моль}$

4. Вычислим молярную массу карбоната кальция ($CaCO_3$), используя относительные атомные массы элементов из Периодической таблицы:

$M(CaCO_3) = Ar(Ca) + Ar(C) + 3 \cdot Ar(O) = 40 + 12 + 3 \cdot 16 = 100 \text{ г/моль}$

5. Найдем массу чистого карбоната кальция, который содержался в 180 г известняка:

$m(CaCO_3) = n(CaCO_3) \cdot M(CaCO_3) \approx 1,5299 \text{ моль} \cdot 100 \text{ г/моль} \approx 152,99 \text{ г}$

6. Определим массовую долю ($\omega$) карбоната кальция в известняке. Массовая доля вещества в смеси – это отношение массы этого вещества к общей массе смеси.

$\omega(CaCO_3) = \frac{m(CaCO_3)}{m(\text{известняка})} = \frac{152,99 \text{ г}}{180 \text{ г}} \approx 0,8499$

Округлив до сотых, получаем 0,85. Для выражения в процентах, результат умножается на 100%:

$0,85 \cdot 100\% = 85\%$

Ответ: массовая доля карбоната кальция в известняке составляет 0,85 или 85%.