При гидролизе 5,2 грамм технического карбида кальция образовалась 3 литра ацителена. Определите массовую долю примеси в карбиде кальция.
Для решения задачи сначала найдем количество ацетилена, образовавшегося в результате гидролиза карбида кальция (CaC₂).
- Реакция гидролиза: \[ CaC_2 + 2 H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + C_2H_2 \]
Каждая молекула карбида кальция (CaC₂) дает одну молекулу ацетилена (C₂H₂).
- Определение количества молекул ацетилена: Используем объем газа, чтобы найти количество молей. Условия нормальных газов предполагают, что 1 моль газа занимает 22.4 литра.
Количество молей ацетилена: \[ n_{C_2H_2} = \frac{V_{C_2H_2}}{V_{m}} = \frac{3 \, \text{л}}{22.4 \, \text{л/моль}} \approx 0.134 \, \text{моль} \]
Согласно уравнению реакции, количество моль карбида кальция также будет 0.134 моль.
- Масса карбида кальция: Молярная масса CaC₂: \[ M_{CaC_2} = M_{Ca} + 2 \times M_{C} = 40.1 \, \text{г/моль} + 2 \times 12.0 \, \text{г/моль} = 64.1 \, \text{г/моль} \]
Теперь найдем массу карбида кальция, которая содержится в 0.134 моль: \[ m_{CaC_2} = n_{CaC_2} \times M_{CaC_2} = 0.134 \, \text{моль} \times 64.1 \, \text{г/моль} \approx 8.59 \, \text{г} \]
- Определение массовой доли примеси: Мы знаем, что масса технического карбида кальция составила 5.2 г. В данном случае мы получили, что на самом деле в составе карбида кальция должно быть 8.59 г. Это значит, что часть карбида кальция была примесью:
\[ m_{примеси} = m_{CaC_2} - m_{фактический} = 8.59 \, \text{г} - 5.2 \, \text{г} = 3.39 \, \text{г} \]
Теперь найдем массовую долю примеси: \[ \omega_{примеси} = \frac{m_{примеси}}{m_{фактический}} \times 100\% = \frac{3.39 \, \text{г}}{5.2 \, \text{г}} \times 100\% \approx 65.19\% \]
Таким образом, массовая доля примеси в карбиде кальция составляет приблизительно 65.19%.
