Для решения этой задачи нам нужно определить массовую долю карбоната кальция (CaCO₃) в природном известняке, зная, что при обработке его соляной кислотой получается оксид углерода (CO₂) и объём вынутого газа.
Шаг 1: Запишем уравнение реакции
При реакции карбоната кальция с соляной кислотой (HCl) образуется хлорид кальция (CaCl₂), вода (H₂O) и углекислый газ (CO₂). Уравнение реакции выглядит следующим образом:
[ \text{CaCO}_3 (s) + 2 \text{HCl} (aq) \rightarrow \text{CaCl}_2 (aq) + \text{H}_2\text{O} (l) + \text{CO}_2 (g) ]
Шаг 2: Определим количество вещества CO₂
Для расчёта массовой доли необходимо сначала узнать количество вещества углекислого газа, полученного в процессе реакции.
Дано:
В нормальных условиях (н.у.) 1 моль газа занимает 22,4 л. Так как у нас имеется объём газа, мы можем найти количество молей:
[
n = \frac{V}{V_m} = \frac{15 , \text{л}}{22,4 , \text{л/моль}} \approx 0,66964 , \text{моль}
]
Шаг 3: Определим количество вещества CaCO₃
Согласно уравнению реакции, на 1 моль карбоната кальция образуется 1 моль углекислого газа. Следовательно, количество моль CaCO₃ также равно 0,66964 моль.
Шаг 4: Определим массу CaCO₃
Теперь мы можем рассчитать массу карбоната кальция, зная его молекулярную массу (CaCO₃):
- Молекулярная масса CaCO₃ = 40 (Ca) + 12 (C) + 3 × 16 (O) = 100 г/моль
Теперь вычислим массу:
[
m_{CaCO_3} = n_{CaCO_3} \times M_{CaCO_3} = 0,66964 , \text{моль} \times 100 , \text{г/моль} \approx 66,96 , \text{г}
]
Шаг 5: Вычислим массовую долю CaCO₃ в известняке
Теперь мы можем найти массовую долю карбоната кальция в образце природного известняка:
[
\text{Массовая доля} = \frac{m_{CaCO_3}}{m_{известняка}} \times 100% = \frac{66,96 , \text{г}}{130 , \text{г}} \times 100% \approx 51,49%
]
Ответ
Таким образом, массовая доля карбоната кальция в природном известняке составляет approximately 51,49%.
