Какой объём оксида углерода (IV) (н.у.) можно получить при реакции карбоната кальция массой 3,5 г с раствором хлороводородной кислоты массой 15 г, если массовая доля кислоты в растворе составляет 20%?

Химия 11 класс Реакции с участием углерода и его соединений объём оксида углерода карбонат кальция хлороводородная кислота массовая доля кислоты химическая реакция Новый

Для решения данной задачи необходимо выполнить несколько шагов. Начнем с определения количества реагентов и расчета объема оксида углерода (IV) (CO2), который будет выделен в результате реакции.

Шаг 1: Определение количества карбоната кальция (CaCO3)

Сначала найдем количество молей карбоната кальция. Молярная масса CaCO3 составляет:

• Ca (кальций) = 40 г/моль
• C (углерод) = 12 г/моль
• O (кислород) = 16 г/моль × 3 = 48 г/моль
• Итого: 40 + 12 + 48 = 100 г/моль

Теперь найдем количество молей CaCO3 в 3,5 г:

Количество молей = масса / молярная масса = 3,5 г / 100 г/моль = 0,035 моль.

Шаг 2: Определение количества хлороводородной кислоты (HCl)

Теперь рассчитаем, сколько HCl содержится в 15 г раствора с массовой долей 20%:

Масса HCl = 15 г × 0,20 = 3 г.

Молярная масса HCl составляет 1 г/моль (H) + 35,5 г/моль (Cl) = 36,5 г/моль.

Количество молей HCl = 3 г / 36,5 г/моль ≈ 0,082 моль.

Шаг 3: Определение лимитирующего реагента

Теперь нужно определить, какой из реагентов является лимитирующим. Реакция между карбонатом кальция и хлороводородной кислотой описывается уравнением:

CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + CO2 + H2O

Из уравнения видно, что на 1 моль CaCO3 требуется 2 моля HCl. Таким образом, для 0,035 моль CaCO3 потребуется:

0,035 моль × 2 = 0,070 моль HCl.

Поскольку у нас есть 0,082 моль HCl, то CaCO3 является лимитирующим реагентом.

Шаг 4: Расчет объема CO2

Теперь рассчитаем, сколько CO2 выделится в результате реакции. Из уравнения видно, что 1 моль CaCO3 дает 1 моль CO2. Значит, мы получим:

0,035 моль CO2.

При нормальных условиях (н.у.) 1 моль газа занимает объем 22,4 л. Таким образом, объем CO2 можно рассчитать следующим образом:

Объем CO2 = количество молей CO2 × 22,4 л/моль = 0,035 моль × 22,4 л/моль ≈ 0,784 л.

Ответ:

Объем оксида углерода (IV), который можно получить при реакции, составляет примерно 0,784 литра.