Номер 1388, страница 214 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1388. Образец массой 23,6 г, состоящий из оксида и гидроксида кальция, прокалили до постоянной массы. В результате масса образца уменьшилась на 1,80 г. Рассчитайте массовую долю оксида кальция в образце.

Дано:

$m_{смеси}(\text{CaO} + \text{Ca(OH)}_2) = 23,6 \text{ г}$

$\Delta m = 1,80 \text{ г}$

Найти:

$\omega(\text{CaO}) - ?$

Решение:

При прокаливании образца, состоящего из оксида и гидроксида кальция, происходит только одна химическая реакция – термическое разложение гидроксида кальция. Оксид кальция является термостойким соединением и не разлагается при прокаливании.

Уравнение реакции разложения гидроксида кальция:

$Ca(OH)_2 \xrightarrow{t} CaO + H_2O\uparrow$

Уменьшение массы образца происходит за счет выделения и испарения воды, образующейся в ходе реакции. Таким образом, масса выделившейся воды равна уменьшению массы образца:

$m(H_2O) = \Delta m = 1,80 \text{ г}$

Рассчитаем молярные массы воды и гидроксида кальция, используя относительные атомные массы: $Ar(H)=1$, $Ar(O)=16$, $Ar(Ca)=40$.

$M(H_2O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$

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

Найдем количество вещества (число молей) выделившейся воды:

$n(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = \frac{1,80 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

Согласно уравнению реакции, из 1 моль $Ca(OH)_2$ образуется 1 моль $H_2O$. Следовательно, количество вещества гидроксида кальция равно количеству вещества воды:

$n(Ca(OH)_2) = n(H_2O) = 0,1 \text{ моль}$

Теперь найдем массу гидроксида кальция, которая содержалась в исходном образце:

$m(Ca(OH)_2) = n(Ca(OH)_2) \cdot M(Ca(OH)_2) = 0,1 \text{ моль} \cdot 74 \text{ г/моль} = 7,4 \text{ г}$

Масса всего образца представляет собой сумму масс оксида и гидроксида кальция. Найдем массу оксида кальция в исходной смеси:

$m(CaO) = m_{смеси} - m(Ca(OH)_2) = 23,6 \text{ г} - 7,4 \text{ г} = 16,2 \text{ г}$

Наконец, рассчитаем массовую долю оксида кальция в образце по формуле:

$\omega(CaO) = \frac{m(CaO)}{m_{смеси}} \cdot 100\%$

$\omega(CaO) = \frac{16,2 \text{ г}}{23,6 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 68,644\% \approx 68,6\%$

Ответ: массовая доля оксида кальция в образце составляет 68,6%.