14 кг природного известняка обработали азотной кислотой получив 20,5 кг нитрата кальция. Найти массовую долю примиси в известняке

Для решения задачи сначала определим, какие вещества участвуют в реакции между природным известняком и азотной кислотой.

Природный известняк в основном состоит из карбоната кальция (CaCO₃). При реакции с азотной кислотой (HNO₃) происходит образование нитрата кальция (Ca(NO₃)₂) и углекислого газа (CO₂), а также воды (H₂O) в виде побочных продуктов.

Стехиометрия реакции можно представить следующим образом:

\[ CaCO₃ + 2 HNO₃ \rightarrow Ca(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O \]

Теперь нам известно, что из 14 кг известняка (CaCO₃) мы получили 20,5 кг нитрата кальция (Ca(NO₃)₂). Чтобы найти массовую долю примеси, нам нужно:

1. Найти количество CaCO₃ в полученном нитрате кальция.
2. Привести его к общей массе исходного сырья (включая примеси).

Сначала найдем молекулярные массы:

• Молекулярная масса CaCO₃: Ca (40) + C (12) + 3*O (16) = 100 г/моль
• Молекулярная масса Ca(NO₃)₂: Ca (40) + 2*(N (14) + 3*O (16)) = 164 г/моль

Теперь найдем, сколько моль CaCO₃ (известняка) потребуется для получения 20,5 кг Ca(NO₃)₂:

1. Переведем массу Ca(NO₃)₂ в граммы: \[ 20,5 \text{ кг} = 20500 \text{ г} \]

2. Найдем количество моль Ca(NO₃)₂: \[ \text{Количество моль Ca(NO₃)₂} = \frac{20500 \text{ г}}{164 \text{ г/моль}} \approx 125.61 \text{ моль} \]

3. По уравнению реакции видно, что 1 моль CaCO₃ дает 1 моль Ca(NO₃)₂, то есть нам нужно столько же моль CaCO₃: \[ \text{Количество моль CaCO₃} = 125.61 \text{ моль} \]

4. Найдем массу CaCO₃, необходимую для реакции: \[ \text{Масса CaCO₃} = 125.61 \text{ моль} \times 100 \text{ г/моль} = 12561 \text{ г} = 12.561 \text{ кг} \]

Теперь посчитаем массовую долю примеси в известняке:

1. Изначальная масса известняка составила 14 кг.

2. Масса CaCO₃, из которой был произведен нитрат кальция, составляет около 12.561 кг.

3. Масса примесей: \[ \text{Масса примесей} = 14 \text{ кг} - 12.561 \text{ кг} = 1.439 \text{ кг} \]

4. Теперь найдем массовую долю примеси:
   \[ \text{Массовая доля примеси} = \frac{\text{Масса примесей}}{\text{Изначальная масса известняка}} = \frac{1.439 \text{ кг}}{14 \text{ кг}} \approx 0.1028 \]

5. В процентах: \[ \text{Массовая доля примеси} \approx 10.28\% \]

Таким образом, массовая доля примеси в известняке составляет приблизительно 10.28%.