Для решения этой задачи сначала нужно написать уравнение реакции между серной кислотой (H₂SO₄) и карбонатом кальция (CaCO₃):
[
H_2SO_4 + CaCO_3 \rightarrow CaSO_4 + CO_2 + H_2O
]
Теперь определим, сколько моль серной кислоты и карбоната кальция у нас есть.
Рассчитаем количество вещества H₂SO₄:
- Молярная масса H₂SO₄: 2(1) + 32 + 4(16) = 98 г/моль
- Количество вещества H₂SO₄:
[
n(H_2SO_4) = \frac{m}{M} = \frac{50, \text{г}}{98, \text{г/моль}} \approx 0,51, \text{моль}
]
Рассчитаем количество вещества CaCO₃:
- Молярная масса CaCO₃: 40 + 12 + 3(16) = 100 г/моль
- Количество вещества CaCO₃:
[
n(CaCO_3) = \frac{m}{M} = \frac{25, \text{г}}{100, \text{г/моль}} = 0,25, \text{моль}
]
Теперь определим, какой реагент будет лимитирующим.
- По уравнению реакции на 1 моль H₂SO₄ требуется 1 моль CaCO₃. Значит:
- Для 0,51 моль H₂SO₄ требуется 0,51 моль CaCO₃.
- Однако у нас есть только 0,25 моль CaCO₃.
Это означает, что CaCO₃ является лимитирующим реагентом.
Теперь рассчитаем, сколько CO₂ выделится:
- По уравнению реакции:
- 1 моль CaCO₃ дает 1 моль CO₂.
Таким образом, из 0,25 моль CaCO₃ выделится 0,25 моль CO₂.
Теперь найдем объем углекислого газа (n.у.):
- Объем 1 моль газа при нормальных условиях (н.у.) составляет 22,4 л.
Следовательно, объем CO₂ будет равен:
[
V(CO_2) = n(CO_2) \cdot 22.4, \text{л/моль} = 0.25, \text{моль} \cdot 22.4, \text{л/моль} = 5.6, \text{л}
]
Таким образом, объем углекислого газа, который выделится при реакции, составляет 5,6 л.
