Кальций массой 1,00г реагирует с кислородом объемом 448 см³ (н.у.). Рассчитайте массу (г) полученного оксида
Для решения этой задачи необходимо использовать закон сохранения массы и стехиометрию реакции между кальцием и кислородом.
Определим молекулярные массы:
- Молярная масса кальция (Ca) составляет примерно 40,08 г/моль.
- Молярная масса кислорода (O₂) составляет примерно 32,00 г/моль.
Находим количество вещества (моли) кальция: \[ n(Ca) = \frac{m(Ca)}{M(Ca)} = \frac{1,00 \text{ г}}{40,08 \text{ г/моль}} \approx 0,0249 \text{ моль} \]
Находим количество вещества кислорода: Объем кислорода в нормальных условиях (н.у.) составляет 448 см³. При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л (или 22400 см³). \[ n(O₂) = \frac{V(O₂)}{22,4 \text{ л}} = \frac{448 \text{ см³}}{22400 \text{ см³/моль}} = 0,0200 \text{ моль} \]
Записываем уравнение реакции: Реакция между кальцием и кислородом протекает следующим образом: \[ 2Ca + O₂ \rightarrow 2CaO \] Из уравнения видно, что 2 моли кальция реагируют с 1 молью кислорода, образуя 2 моли оксида кальция.
Определяем лимитирующий реагент: Для реакции потребуется 0,0249 моль кальция и 0,01245 моль кислорода (по отношению 2:1). У нас есть 0,0200 моль кислорода, что меньше, чем 0,0249 моль кальция, следовательно, кислород является лимитирующим реагентом.
Находим, сколько кальция реагирует с 0,0200 моль кислорода: По уравнению реакции:
- 1 моль O₂ реагирует с 2 моль Ca, значит, 0,0200 моль O₂ будет реагировать с 0,0400 моль Ca.
- Это количество кальция больше, чем у нас есть (1,00 г). Таким образом, максимально возможный выход оксида кальция будет определяться количеством кислорода.
Находим массу полученного оксида кальция (CaO): По уравнению реакции, с 0,0200 моль кислорода получается 0,0200 х 2 = 0,0400 моль CaO. Молярная масса CaO (40,08 г/моль + 16,00 г/моль) составляет 56,08 г/моль. \[ m(CaO) = n(CaO) \cdot M(CaO) = 0,0400 \text{ моль} \cdot 56,08 \text{ г/моль} \approx 2,2432 \text{ г} \]
Таким образом, масса полученного оксида кальция составляет приблизительно 2,24 г.
