По нагревании карбоната кальция массой 450 г получено 318 г сухого остатка. Рассчитайте массовую долю не разложившегося карбоната кальция
Для решения этой задачи начнем с того, что нам нужно определить, какая часть карбоната кальция (CaCO₃) осталась не разложившейся после нагревания, и как это соотносится с общей массой.
Шаг 1: Понимание реакции
Карбонат кальция при нагревании разлагается, согласно следующей реакции:
\[ \text{CaCO}_3 (s) \rightarrow \text{CaO} (s) + \text{CO}_2 (g) \]
Это означает, что при нагревании карбонат кальция превращается в оксид кальция и углекислый газ. Углекислый газ уходит в газообразной форме, поэтому он не остается в сухом остатке.
Шаг 2: Определение количества выделившегося углекислого газа
Теперь нам нужно понять, сколько карбоната кальция разложилось. Для этого определим массу углекислого газа, который был выделен.
- Начальная масса карбоната кальция = 450 г.
- Масса сухого остатка (оксид кальция) = 318 г.
Таким образом, масса углекислого газа, который образовался и был унесен, вычисляется следующим образом:
\[ \text{Масса CO}_2 = \text{Начальная масса} - \text{Масса сухого остатка} \] \[ \text{Масса CO}_2 = 450 \, \text{г} - 318 \, \text{г} = 132 \, \text{г} \]
Шаг 3: Расчет массовой доли неразложившегося карбоната кальция
Необходимо определить, какую массу карбоната кальция осталась неразложившейся. Это можно найти, исходя из массы углекислого газа, и используя молекулярную массу веществ.
Находясь исходя из уравнения реакции, можно найти отношения масс:
- Молярная масса CaCO₃ = 100 г/моль (40 г/моль для Ca + 12 г/моль для C + 3*16 г/моль для O)
- Молярная масса CaO = 56 г/моль (40 г/моль для Ca + 16 г/моль для O)
- Молярная масса CO₂ = 44 г/моль (12 г/моль для C + 2*16 г/моль для O)
Теперь составим коэффициенты разложения:
Из 1 моль CaCO₃ получается 1 моль CaO и 1 моль CO₂. Это значит, что массы CO₂ и CaO связаны между собой.
Шаг 4: Вычисление неразложившейся массы
Сначала найдем, какое количество моль CO₂ соответствует 132 г:
\[ n(\text{CO}_2) = \frac{132 \, \text{г}}{44 \, \text{г/моль}} = 3 \, \text{моль} \]
Поскольку на 1 моль CaCO₃ выделяется 1 моль CO₂, значит, у нас разложилось 3 моль CaCO₃:
\[ m(\text{CaCO}_3 \text{, разложившегося}) = n \cdot M = 3 \cdot 100 \, \text{г/моль} = 300 \, \text{г} \]
Теперь найдем массу неразложившегося CaCO₃:
\[ m(\text{CaCO}_3 \text{, неразложившегося}) = 450 \, \text{г} - 300 \, \text{г} = 150 \, \text{г} \]
Шаг 5: Расчет массовой доли неразложившегося карбоната кальция
Теперь находим массовую долю неразложившегося карбоната кальция:
\[ \text{Массовая доля} = \frac{m(\text{CaCO}_3 \text{, неразложившегося})}{\text{Начальная масса}} \times 100\% \]
\[ \text{Массовая доля} = \frac{150 \, \text{г}}{450 \, \text{г}} \times 100\% \]
\[ \text{Массовая доля} = \frac{150}{450} \times 100\% = \frac{1}{3} \times 100\% \approx 33.33\% \]
Ответ
Массовая доля неразложившегося карбоната кальция составляет approximately 33.33%.
