Из 150кг природного известняка при взаимодействии с азотной кислотой был получен нитрат кальция массой 196,8кг. Вычислите массовую долю (%) примесей в указанном известняке
Для решения этой задачи сначала необходимо определить, какая масса чистого кальция была использована для образования нитрата кальция.
Нитрат кальция (Ca(NO₃)₂) состоит из кальция (Ca) и нитратных ионов (NO₃⁻). Чтобы найти, сколько кальция нужно для получения 196,8 кг нитрата кальция, необходимо рассмотреть молекулярные массы:
- Молярная масса Ca = 40 г/моль
- Молярная масса N = 14 г/моль (2 атома в одном моле Ca(NO₃)₂)
- Молярная масса O = 16 г/моль (6 атомов в одном моле Ca(NO₃)₂)
Таким образом, молярная масса нитрата кальция (Ca(NO₃)₂) равна: \[ 40 + 2 \times 14 + 6 \times 16 = 40 + 28 + 96 = 164 \text{ г/моль} \]
Теперь, чтобы узнать, сколько моль нитрата кальция содержится в 196,8 кг, переводим килограммы в граммы: \[ 196,8 \text{ кг} = 196800 \text{ г} \]
Теперь находим количество молей: \[ n = \frac{m}{M} = \frac{196800 \text{ г}}{164 \text{ г/моль}} \approx 120 \text{ моль} \]
Теперь можем узнать массу кальция, необходимую для получения такого количества нитрата кальция. Поскольку каждый моль Ca(NO₃)₂ требует 1 моль Ca, то: \[ m_{\text{Ca}} = 120 \text{ моль} \times 40 \text{ г/моль} = 4800 \text{ г} = 4,8 \text{ кг} \]
Теперь мы можем определить массу примесей в известняке. Исходная масса известняка составляет 150 кг, и если из этого известняка мы получили 4,8 кг кальция, то:
\[ m_{\text{примеси}} = m_{\text{известняк}} - m_{\text{Ca}} = 150 \text{ кг} - 4,8 \text{ кг} = 145,2 \text{ кг} \]
Теперь находим массу примесей как процент от общего количества известняка: \[ \text{Массовая доля примесей} = \frac{m_{\text{примеси}}}{m_{\text{известняк}}} \times 100\% = \frac{145,2 \text{ кг}}{150 \text{ кг}} \times 100\% \approx 96,8\% \]
Таким образом, массовая доля примесей в указанном известняке составляет приблизительно 96,8%.
