Для решения этой задачи нужно воспользоваться химической реакцией взаимодействия карбида кальция (CaC₂) с соляной кислотой (HCl), в результате которой образуется ацетилен (C₂H₂) и хлорид кальция (CaCl₂). Запишем уравнение реакции:
[ \text{CaC}_2 + 2\text{HCl} \rightarrow \text{C}_2\text{H}_2 + \text{CaCl}_2 ]
Шаг 1: Определение теоретической массы ацетилена
Вычислим количество вещества ацетилена, образовавшегося в результате реакции.
Объем ацетилена: 13,44 литра.
Используем уравнение состояния для газа при нормальных условиях (1 моль газа = 22,4 литра):
[
n(\text{C}_2\text{H}_2) = \frac{13,44}{22,4} = 0,6 \text{ моль}
]
Используя стехиометрию реакции, определим количество карбида кальция, которое должно было бы полностью прореагировать для образования 0,6 моль ацетилена. По уравнению реакции:
1 моль (\text{CaC}_2) даёт 1 моль (\text{C}_2\text{H}_2).
Следовательно, требуется 0,6 моль (\text{CaC}_2).
Найдем массу чистого карбида кальция, необходимого для такой реакции.
Молярная масса (\text{CaC}_2) = 40 (Ca) + 2*12 (C) = 64 г/моль.
Масса (\text{CaC}_2) = (0,6 \times 64 = 38,4) г.
Шаг 2: Нахождение массовой доли примесей
Учитывая, что в исходном карбиде массой 64 г образовалось 13,44 литра ацетилена, мы можем считать, что эффективная масса чистого (\text{CaC}_2) в образце составила 38,4 г.
Масса примесей:
[ 64 - 38,4 = 25,6 \text{ г}]
Массовая доля примесей в техническом карбиде кальция составляет:
[
\omega = \frac{25,6}{64} \times 100% = 40%
]
Ответ: Массовая доля примесей в техническом карбиде кальция составляет 40%.