Номер 1381, страница 214 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1381. Какой объём (н. у.) газа выделится при действии избытка серной кислоты на мел массой 17,8 г, массовая доля карбоната кальция в котором равна 0,95?

Дано:

$m(\text{мела}) = 17,8 \text{ г}$

$w(CaCO_3) = 0,95$

Серная кислота в избытке

Найти:

$V(\text{газа}) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции. Мел — это природный карбонат кальция ($CaCO_3$). При его взаимодействии с серной кислотой ($H_2SO_4$) образуется сульфат кальция ($CaSO_4$), вода ($H_2O$) и выделяется углекислый газ ($CO_2$).

$CaCO_3 + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4 \downarrow + CO_2 \uparrow + H_2O$

2. Так как мел содержит примеси, сначала найдем массу чистого карбоната кальция в образце.

$m(CaCO_3) = m(\text{мела}) \cdot w(CaCO_3)$

$m(CaCO_3) = 17,8 \text{ г} \cdot 0,95 = 16,91 \text{ г}$

3. Вычислим молярную массу карбоната кальция ($CaCO_3$).

$M(CaCO_3) = 40,08 + 12,01 + 3 \cdot 16,00 \approx 100 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества карбоната кальция, вступившего в реакцию.

$n(CaCO_3) = \frac{m(CaCO_3)}{M(CaCO_3)} = \frac{16,91 \text{ г}}{100 \text{ г/моль}} = 0,1691 \text{ моль}$

5. По уравнению реакции, из 1 моль $CaCO_3$ выделяется 1 моль $CO_2$. Следовательно, количество вещества углекислого газа равно количеству вещества карбоната кальция.

$n(CO_2) = n(CaCO_3) = 0,1691 \text{ моль}$

6. Найдем объем выделившегося газа (углекислого газа) при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем любого газа при н. у. равен $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$.

$V(CO_2) = n(CO_2) \cdot V_m$

$V(CO_2) = 0,1691 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} \approx 3,788 \text{ л}$

Округляя до трех значащих цифр, получаем 3,79 л.

Ответ: выделится $3,79 \text{ л}$ газа.