Для решения задачи по определению объема углекислого газа, выделяющегося при растворении известняка (карбоната кальция, CaCO₃) в избытке азотной кислоты (HNO₃), следуем поэтапно.
Этап 1: Определим химическую реакцию
Когда карбонат кальция реагирует с азотной кислотой, происходят следующие реакции:
[
\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 выделяет 1 моль CO₂.
Этап 2: Рассчитаем количество молей карбоната кальция
Молярная масса карбоната кальция (CaCO₃):
- Атомная масса кальция (Ca) = 40 г/моль
- Атомная масса углерода (C) = 12 г/моль
- Атомная масса кислорода (O) = 16 г/моль (в чём 3 атома O, значит 3 * 16 = 48)
Итак, молярная масса CaCO₃ равна:
[
40 + 12 + 48 = 100 , \text{г/моль}
]
Теперь найдем количество молей карбоната кальция в 55 г:
[
n(\text{CaCO}_3) = \frac{m}{M} = \frac{55 , \text{г}}{100 , \text{г/моль}} = 0.55 , \text{моль}
]
Этап 3: Определим количество выделившегося углекислого газа
Согласно уравнению реакции, на каждый моль CaCO₃ выделяется 1 моль CO₂. Таким образом, при растворении 0.55 моль CaCO₃ выделится тоже 0.55 моль CO₂.
Этап 4: Рассчитаем объем углекислого газа
При стандартных условиях (0 °C и 1 атм) 1 моль газа занимает 22.4 литра. Следовательно, объем 0.55 моль углекислого газа составит:
[
V = n \cdot V_m = 0.55 , \text{моль} \cdot 22.4 , \text{л/моль}
]
[
V = 12.32 , \text{литра}
]
Итог
Таким образом, при растворении 55 г известняка, содержащего 92% карбоната кальция, в избытке азотной кислоты выделится 12.32 литра углекислого газа.
