Номер 563, страница 104 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

563. Ацетилен используют при газовой сварке и резке металлов, так как при его горении в кислороде выделяется очень много тепловой энергии. Его получают из карбида кальция согласно следующей схеме:

$CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2 \uparrow + Ca(OH)_2.$

Ацетилен какого максимального объёма (н. у.) образуется из карбида кальция массой 3,20 кг?

Дано:

Масса карбида кальция $m(CaC_2) = 3,20 \text{ кг}$

В системе СИ: $m(CaC_2) = 3200 \text{ г}$

Найти:

$V_{max}(C_2H_2)$ (н. у.) — ?

Решение:

1. Первым шагом необходимо составить и уравнять уравнение химической реакции. В условии дана схема: $CaC_2 + H_2O \rightarrow C_2H_2\uparrow + Ca(OH)_2$. Для баланса атомов водорода и кислорода поставим коэффициент 2 перед молекулой воды:

$CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2\uparrow + Ca(OH)_2$

Теперь количество атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения равно, следовательно, уравнение сбалансировано.

2. Рассчитаем молярную массу карбида кальция ($CaC_2$). Для этого воспользуемся периодической таблицей химических элементов. Относительные атомные массы кальция и углерода округлим до целых значений: $Ar(Ca) \approx 40$, $Ar(C) \approx 12$.

$M(CaC_2) = Ar(Ca) + 2 \cdot Ar(C) = 40 \text{ г/моль} + 2 \cdot 12 \text{ г/моль} = 64 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число моль) карбида кальция, содержащегося в 3,20 кг (3200 г):

$n(CaC_2) = \frac{m(CaC_2)}{M(CaC_2)} = \frac{3200 \text{ г}}{64 \text{ г/моль}} = 50 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции определим количество вещества ацетилена ($C_2H_2$), которое образуется. Согласно стехиометрическим коэффициентам, из 1 моль карбида кальция ($CaC_2$) образуется 1 моль ацетилена ($C_2H_2$). Таким образом, их количества вещества соотносятся как 1:1.

$n(C_2H_2) = n(CaC_2) = 50 \text{ моль}$

5. Рассчитаем максимальный объем ацетилена при нормальных условиях (н. у.). Согласно закону Авогадро, молярный объем любого газа при нормальных условиях ($V_m$) является постоянной величиной и равен 22,4 л/моль.

$V(C_2H_2) = n(C_2H_2) \cdot V_m = 50 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 1120 \text{ л}$

Объем можно также выразить в кубических метрах, учитывая, что $1 \text{ м}^3 = 1000 \text{ л}$.

$V(C_2H_2) = 1120 \text{ л} = 1,12 \text{ м}^3$

Ответ: максимальный объем ацетилена, который образуется из 3,20 кг карбида кальция, составляет $1120 \text{ л}$ (или $1,12 \text{ м}^3$).