Номер 325, страница 62 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

325. В результате ряда последовательных реакций был получен карбонат кальция массой 120 г. Для его получения использовали кальций, воду и углекислый газ. Какие химические количества каждого из указанных веществ были взяты для этого? Составьте уравнения протекавших при его получении химических реакций.

Дано:

$m(CaCO_3) = 120 \text{ г}$

Исходные вещества: кальций ($Ca$), вода ($H_2O$), углекислый газ ($CO_2$)

Найти:

$n(Ca) - ?$

$n(H_2O) - ?$

$n(CO_2) - ?$

Уравнения химических реакций - ?

Решение:

Процесс получения карбоната кальция из указанных исходных веществ можно описать двумя последовательными химическими реакциями:

1. Сначала кальций реагирует с водой, в результате чего образуется гидроксид кальция (гашеная известь) и выделяется водород:

$Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2 \uparrow$

2. Затем полученный гидроксид кальция реагирует с углекислым газом, образуя нерастворимый карбонат кальция (который выпадает в осадок) и воду:

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

Для расчета требуемых химических количеств исходных веществ будем вести вычисления, отталкиваясь от массы конечного продукта.

Первым шагом определим химическое количество (число молей) полученного карбоната кальция ($CaCO_3$). Для этого нам понадобится его молярная масса. Используя периодическую таблицу химических элементов, находим молярные массы атомов:

$M(Ca) \approx 40 \text{ г/моль}$

$M(C) \approx 12 \text{ г/моль}$

$M(O) \approx 16 \text{ г/моль}$

Молярная масса карбоната кальция:

$M(CaCO_3) = M(Ca) + M(C) + 3 \cdot M(O) = 40 + 12 + 3 \cdot 16 = 100 \text{ г/моль}$

Теперь вычислим химическое количество $CaCO_3$ по формуле $n = m/M$:

$n(CaCO_3) = \frac{m(CaCO_3)}{M(CaCO_3)} = \frac{120 \text{ г}}{100 \text{ г/моль}} = 1.2 \text{ моль}$

Далее, используя уравнение реакции (2), найдем химические количества $Ca(OH)_2$ и $CO_2$, необходимые для получения 1.2 моль $CaCO_3$.

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

Из уравнения видно, что стехиометрические коэффициенты перед $Ca(OH)_2$, $CO_2$ и $CaCO_3$ равны 1. Следовательно, их химические количества соотносятся как 1:1:1.

$n(CO_2) = n(Ca(OH)_2) = n(CaCO_3) = 1.2 \text{ моль}$

Таким образом, для реакции потребовалось 1.2 моль углекислого газа. Также мы узнали, что для этой реакции необходимо 1.2 моль гидроксида кальция, который был получен в первой реакции.

Теперь, используя уравнение реакции (1), найдем химические количества кальция ($Ca$) и воды ($H_2O$), которые потребовались для получения 1.2 моль $Ca(OH)_2$.

$Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2$

Из уравнения видно, что для получения 1 моль $Ca(OH)_2$ требуется 1 моль $Ca$ и 2 моль $H_2O$.

Следовательно, для получения 1.2 моль $Ca(OH)_2$ нам понадобится:

$n(Ca) = n(Ca(OH)_2) = 1.2 \text{ моль}$

$n(H_2O) = 2 \cdot n(Ca(OH)_2) = 2 \cdot 1.2 \text{ моль} = 2.4 \text{ моль}$

Таким образом, мы нашли химические количества всех исходных веществ.

Ответ:

Уравнения протекавших химических реакций:

1) $Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2 \uparrow$

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

Для получения 120 г карбоната кальция были взяты следующие химические количества веществ:

• химическое количество кальция: $n(Ca) = 1.2 \text{ моль}$;
• химическое количество воды: $n(H_2O) = 2.4 \text{ моль}$;
• химическое количество углекислого газа: $n(CO_2) = 1.2 \text{ моль}$.