При взаимодействии 114,24 г технического карбида кальция с избытком воды образовалось 25,76 л (н.у.) ацетилена (C2H2) . Определите массовую долю примесей в техническом образце карбида кальция. (Запишите число с точностью до сотых.)
Для решения данной задачи необходимо выполнить несколько шагов.
Запишем реакцию: При взаимодействии карбида кальция с водой образуется ацетилен и гидроксид кальция. Реакция выглядит так:
\[ \text{CaC}_2 + 2 \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_2\text{H}_2 + \text{Ca(OH)}_2 \]
Определим количество вещества ацетилена: Объем ацетилена, полученного в реакции, равен 25,76 л. По закону Бойля-Мариотта, при нормальных условиях (н.у.) 1 моль газа занимает 22,4 л. Рассчитаем количество молей ацетилена:
\[ n(\text{C}_2\text{H}_2) = \frac{25,76 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} \approx 1,15 \, \text{моль} \]
Находим количество вещества карбида кальция: Из уравнения реакции видно, что 1 моль карбида кальция дает 1 моль ацетилена. Следовательно, для получения 1,15 моль ацетилена потребуется 1,15 моль карбида кальция.
Вычислим массу карбида кальция: Молярная масса карбида кальция (CaC₂) составляет:
\[ M(\text{CaC}_2) = M(\text{Ca}) + 2 \cdot M(\text{C}) = 40,08 \, \text{г/моль} + 2 \cdot 12,01 \, \text{г/моль} = 64,10 \, \text{г/моль} \]
Теперь вычислим массу карбида кальция:
\[ m(\text{CaC}_2) = n(\text{CaC}_2) \cdot M(\text{CaC}_2 = 1,15 \, \text{моль} \cdot 64,10 \, \text{г/моль} \approx 73,66 \, \text{г} \]
Определим массу примесей в карбиде кальция: Известная масса технического карбида кальция составляет 114,24 г. Теперь можем найти массу примесей:
\[ m_{\text{примеси}} = m_{\text{технический}} - m(\text{CaC}_2) = 114,24 \, \text{г} - 73,66 \, \text{г} \approx 40,58 \, \text{г} \]
Вычислим массовую долю примесей: Массовая доля примесей рассчитывается по формуле:
\[ \omega_{\text{примеси}} = \frac{m_{\text{примеси}}}{m_{\text{технический}}} \cdot 100\% \]
Подставим найденные значения:
\[ \omega_{\text{примеси}} = \frac{40,58 \, \text{г}}{114,24 \, \text{г}} \cdot 100\% \approx 35,51\% \]
Таким образом, массовая доля примесей в техническом образце карбида кальция составляет примерно 35,51%.
