Номер 1253, страница 193 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1253. *Какой минимальный объём (н. у.) углекислого газа нужно пропустить через раствор известковой воды, содержащей 0,74 г гидроксида кальция, чтобы выпавший вначале осадок затем полностью растворился?

Дано:

$m(Ca(OH)_2) = 0,74 \text{ г}$

Условия: нормальные (н. у.)

Найти:

$V(CO_2) - ?$

Решение:

Процесс, описанный в задаче, протекает в две последовательные стадии. Сначала углекислый газ ($CO_2$) реагирует с гидроксидом кальция ($Ca(OH)_2$), образуя нерастворимый осадок карбоната кальция ($CaCO_3$). Затем этот осадок реагирует с избытком углекислого газа в присутствии воды, образуя растворимый гидрокарбонат кальция ($Ca(HCO_3)_2$).

1. Реакция образования осадка:

$Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

2. Реакция растворения осадка:

$CaCO_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow Ca(HCO_3)_2$

Чтобы найти общий минимальный объём углекислого газа, необходимый для завершения обеих стадий, можно использовать суммарное уравнение, которое получается сложением двух вышеприведенных реакций:

$Ca(OH)_2 + 2CO_2 \rightarrow Ca(HCO_3)_2$

Теперь выполним расчеты.

1. Рассчитаем молярную массу гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$):

$M(Ca(OH)_2) = M(Ca) + 2 \cdot (M(O) + M(H)) = 40 + 2 \cdot (16 + 1) = 74 \text{ г/моль}$.

2. Найдем количество вещества гидроксида кальция, содержащегося в растворе:

$n(Ca(OH)_2) = \frac{m(Ca(OH)_2)}{M(Ca(OH)_2)} = \frac{0,74 \text{ г}}{74 \text{ г/моль}} = 0,01 \text{ моль}$.

3. Согласно суммарному уравнению реакции, для полного превращения 1 моль $Ca(OH)_2$ в $Ca(HCO_3)_2$ требуется 2 моль $CO_2$. Найдем количество вещества углекислого газа:

$n(CO_2) = 2 \cdot n(Ca(OH)_2) = 2 \cdot 0,01 \text{ моль} = 0,02 \text{ моль}$.

4. Наконец, рассчитаем объём этого количества углекислого газа при нормальных условиях (н. у.), где молярный объём газа ($V_m$) равен 22,4 л/моль:

$V(CO_2) = n(CO_2) \cdot V_m = 0,02 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 0,448 \text{ л}$.

Ответ: для того чтобы выпавший вначале осадок затем полностью растворился, необходимо пропустить 0,448 л углекислого газа.