какой объём ацетилену можно получить из 20 г карбида кальция,который смягчает 15% не нужных примесей , когда выход ацетилена складывает 80% от теоретически возможного
Для того чтобы решить задачу, начнем с того, что карбид кальция (CaC₂) реагирует с водой, образуя ацетилен (C₂H₂) и гидроксид кальция (Ca(OH)₂). Уравнение реакции выглядит следующим образом:
\[ \text{CaC}_2 + 2H_2O \rightarrow \text{C}_2H_2 + \text{Ca(OH)}_2 \]
Из уравнения видно, что 1 моль карбида кальция дает 1 моль ацетилена. Рассчитаем, сколько ацетилена теоретически можно получить из 20 г карбида.
Рассчитаем молекулярную массу карбида кальция (CaC₂):
- Молярная масса Ca = 40,08 г/моль
- Молярная масса C = 12,01 г/моль
- Молярная масса CaC₂ = 40,08 + (2 * 12,01) = 40,08 + 24,02 = 64,10 г/моль
Теперь найдем, сколько моль карбида содержится в 20 г: \[ n(\text{CaC}_2) = \frac{20 \text{ г}}{64,10 \text{ г/моль}} \approx 0,312 \text{ моль} \]
Теоретически, из 0,312 моль карбида кальция можно получить такое же количество моль ацетилена: \[ n(\text{C}_2H_2)_{теор} = 0,312 \text{ моль} \]
Теперь найдем объем ацетилена при нормальных условиях (н.у.), когда 1 моль газа занимает 22,4 л: \[ V(\text{C}_2H_2)_{теор} = n(\text{C}_2H_2)_{теор} \times 22,4 \text{ л/моль} \approx 0,312 \text{ моль} \times 22,4 \text{ л/моль} \approx 7,00 \text{ л} \]
Учитывая, что карбид содержит 15% ненужных примесей, фактическое количество карбида для реакции составит: \[ 20 \text{ г} \times (1 - 0,15) = 20 \text{ г} \times 0,85 = 17 \text{ г} \] Рассчитаем, сколько моль чистого карбида в 17 г: \[ n(\text{CaC}_2)_{чист} = \frac{17 \text{ г}}{64,10 \text{ г/моль}} \approx 0,265 \text{ моль} \] Значит, можно получить 0,265 моль ацетилена.
Теперь пересчитаем объем ацетилена с учетом выхода 80%: \[ n(\text{C}_2H_2)_{факт} = 0,265 \text{ моль} \times 0,8 = 0,212 \text{ моль} \] Тогда объем составит: \[ V(\text{C}_2H_2)_{факт} = n(\text{C}_2H_2)_{факт} \times 22,4 \text{ л/моль} \approx 0,212 \text{ моль} \times 22,4 \text{ л/моль} \approx 4,75 \text{ л} \]
Таким образом, из 20 г карбида кальция, с учетом 15% примесей и выхода ацетилена 80%, можно получить примерно 4,75 литра ацетилена.
