Вычислите объём и количество вещества углекислого газа, который образуется при взаимодействии 250г известняка (карбоната кальция), содержащего 5% примесей, с избытком раствора азотной кислоты. Сколько ионов каждого вида образуется в результате реакции? (через дано)

Рассмотрим задачу пошагово и подробно, чтобы понять, как вычислить объем и количество вещества CO₂, образующегося при реакции известняка с кислотой, а также определить количество ионов, образующихся в результате реакции. --- ### Шаг 1. Определяем исходные данные - Масса известняка (карбоната кальция, CaCO₃): \( m_{CaCO_3} = 250\,г \) - Примеси: 5% Это означает, что чистого CaCO₃ — 95% от всей массы. - Значит, масса чистого CaCO₃: \[ m_{чистого\,CaCO_3} = 250\,г \times 0.95 = 237.5\,г \] - Масса примесей: \[ m_{примесей} = 250\,г - 237.5\,г = 12.5\,г \] Однако в реакции примеси не участвуют, поскольку они не реагируют с кислотой. --- ### Шаг 2. Найти число молей CaCO₃ Молярная масса CaCO₃: \[ M_{CaCO_3} \approx 40 + 12 + 3 \times 16 = 100\,г/моль \] Количество молей CaCO₃: \[ n_{CaCO_3} = \frac{m_{чистого\,CaCO_3}}{M_{CaCO_3}} = \frac{237.5\,гр}{100\,г/моль} = 2.375\,\text{молей} \] --- ### Шаг 3. Записать химическую реакцию Реакция гидролиза карбоната кальция с азотной кислотой: \[ CaCO_3 + 2\,HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + CO_2 \uparrow + H_2O \] Из уравнения видно, что на 1 моль CaCO₃ приходится 1 моль CO₂. --- ### Шаг 4. Определить количество CO₂, образовавшееся Ответ: \[ n_{CO_2} = n_{CaCO_3} = 2.375\,\text{молей} \] --- ### Шаг 5. Определить объем CO₂ при нормальных условиях Объем 1 моля газа при нормальных условиях (температура, давление): \[ V_{молярный} \approx 22.4\,л \] Общий объем CO₂: \[ V_{CO_2} = n_{CO_2} \times 22.4\,л = 2.375 \times 22.4 \approx 53.2\,л \] --- ### Шаг 6. Определить количество ионов в результате реакции В результате реакции образуются: - **Ионы кальция:** \(\text{Ca}^{2+}\) из Ca(NO₃)₂, смеси нулевой массовой категории, растворимой в воде. - **Ионы нитрата:** \(\text{NO}_3^-\) — образуются из азотной кислоты. - **Ионы водорода \(H^+\):** Также участвуют в реакциях, но в результате реакции с CaCO₃ их роль — участвовать в нейтрализации. - **Ионы карбоната \(CO_3^{2-}\):** Были в исходной воде, но полностью взаимодействуют с кислотой. **Количество каждого вида ионов:** - Для каждого моля CaCO₃ образуются 2 моля ионов \(\text{NO}_3^-\) (по реакции). \[ n_{NO_3^-} = 2 \times n_{CaCO_3} = 2 \times 2.375 = 4.75\,\text{молей} \] - Ионы кальция: \[ n_{Ca^{2+}} = n_{CaCO_3} = 2.375\,\text{молей} \] - Ионы водорода (H⁺): участвуют в реакции, нейтрализуя карбонат. Весь CaCO₃ взаимодействует с кислотой, поэтому их число равно количеству молей CaCO₃ (по 2 моля H⁺ на моль CaCO₃): \[ n_{H^+} = 2 \times 2.375 = 4.75\,\textолей \] --- ### Итог: | Вид иона | Количество, моль | Объем, л (при нормальных условиях) | |------------|-----------------------|----------------------------------------| | \(\text{Ca}^{2+}\) | 2.375 | \(2.375 \times 22.4 \approx 53.2\,л\) | | \(\text{NO}_3^-\) | 4.75 | \(4.75 \times 22.4 \approx 106.4\,л\) | | \(H^+\) | 4.75 | в молях — столько же, объем зависит от условий | --- ### Итоговые ответы: - **Объем образовавшегося CO₂:** примерно **53.2 литра**. - **Количество вещества CO₂:** **2.375 молей**. - **Количество ионов:** - \(\text{Ca}^{2+}\) — 2.375 моль - \(\text{NO}_3^-\) — 4.75 моль - \(H^+\) — 4.75 моль --- Если нужны дополнительные пояснения или расчет в других условиях, скажите!