При растворении 180 г известняка в избытке азотной кислоты выделилось 34,27 л (н. у.) углекислого газа. Определите массовую долю карбоната кальция в данном образце известняка.
Чтобы решить эту задачу, нам нужно сначала определить, сколько карбоната кальция (CaCO₃) было в известняке, исходя из объёма выделившегося углекислого газа (CO₂).
Найдем количество молей углекислого газа. В нормальных условиях (н.у.) 1 моль газа занимает 22,4 л. Поэтому:
\[ n(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{22.4 \, \text{л/моль}} = \frac{34.27 \, \text{л}}{22.4 \, \text{л/моль}} \approx 1.53 \, \text{моль} \]
Используем уравнение реакции между карбонатом кальция и азотной кислотой:
\[ \text{CaCO}_3 + 2 \text{HNO}_3 \rightarrow \text{Ca(NO}_3)_2 + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \]
Из уравнения видно, что 1 моль CaCO₃ даёт 1 моль CO₂. Значит, количество молей CaCO₃ будет равно количеству молей CO₂:
\[ n(CaCO_3) = n(CO_2) = 1.53 \, \text{моль} \]
Теперь рассчитаем массу карбоната кальция:
Молярная масса CaCO₃:
- Ca = 40 г/моль,
- C = 12 г/моль,
- O₃ = 3 × 16 г/моль = 48 г/моль.
Итого:
\[ M(CaCO_3) = 40 + 12 + 48 = 100 \, \text{г/моль} \]
Теперь можем найти массу CaCO₃:
\[ m(CaCO_3) = n(CaCO_3) \times M(CaCO_3) = 1.53 \, \text{моль} \times 100 \, \text{г/моль} = 153 \, \text{г} \]
Теперь рассчитаем массовую долю карбоната кальция в образце известняка:
Массовая доля (w) рассчитывается по формуле:
\[ w = \frac{m(CaCO_3)}{m(известняка)} \times 100\% \]
Подставляем значения:
\[ w = \frac{153 \, \text{г}}{180 \, \text{г}} \times 100\% \approx 85 \% \]
Итак, массовая доля карбоната кальция в образце известняка составляет примерно 85%.
