Номер 476, страница 92 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

476. Кальциевую селитру в промышленности получают действием азотной кислоты на известняк. Нитрат кальция какой максимальной массой можно получить из известняка массой 230 т, массовая доля $CaCO_3$ в котором равна 87 %?

Дано:

$m(\text{известняка}) = 230 \text{ т}$

$\omega(CaCO_3) = 87 \% = 0,87$

$m(\text{известняка}) = 230 \text{ т} = 230 \times 10^3 \text{ кг}$

Найти:

$m(Ca(NO_3)_2) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции взаимодействия известняка (основной компонент - карбонат кальция $CaCO_3$) с азотной кислотой ($HNO_3$) с образованием нитрата кальция ($Ca(NO_3)_2$):

$CaCO_3 + 2HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + H_2O + CO_2$

2. Вычислим массу чистого карбоната кальция в 230 тоннах известняка, учитывая, что его массовая доля составляет 87%.

$m(CaCO_3) = m(\text{известняка}) \times \omega(CaCO_3) = 230 \text{ т} \times 0,87 = 200,1 \text{ т}$

3. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчете. Для удобства будем использовать размерность т/кмоль, которая численно равна г/моль.

Молярная масса карбоната кальция: $M(CaCO_3) = 40 + 12 + 3 \times 16 = 100 \text{ т/кмоль}$.

Молярная масса нитрата кальция: $M(Ca(NO_3)_2) = 40 + 2 \times (14 + 3 \times 16) = 164 \text{ т/кмоль}$.

4. Найдем количество вещества (в киломолях) карбоната кальция, вступившего в реакцию.

$\nu(CaCO_3) = \frac{m(CaCO_3)}{M(CaCO_3)} = \frac{200,1 \text{ т}}{100 \text{ т/кмоль}} = 2,001 \text{ кмоль}$

5. По уравнению реакции, из 1 кмоль $CaCO_3$ образуется 1 кмоль $Ca(NO_3)_2$. Следовательно, количество вещества нитрата кальция равно количеству вещества карбоната кальция:

$\nu(Ca(NO_3)_2) = \nu(CaCO_3) = 2,001 \text{ кмоль}$

6. Рассчитаем массу нитрата кальция, которая может быть получена.

$m(Ca(NO_3)_2) = \nu(Ca(NO_3)_2) \times M(Ca(NO_3)_2) = 2,001 \text{ кмоль} \times 164 \text{ т/кмоль} = 328,164 \text{ т}$

Ответ: максимальная масса нитрата кальция составляет 328,164 т.