Дано: m(CaCO3 с прим.)=500 г, ω(примесей)=20%
Найти: V(CO2)-?, n(CaO)-?
Решение
1-й способ
1. Рассчитываем массовую долю чистого карбоната кальция:
ω(CaCO3)=100%-ω(примесей)=100%-20%=80%
2. Рассчитываем массу чистого карбоната кальция:
m(CaCO3)=ω(CaCO3)•m(CaCO3 с прим.):100%=80%•500 г:100%=400 г
3. Вычисляем количество вещества чистого карбоната кальция массой 400 г по формуле: n=m/M, где M ― молярная масса.
Mr(CaCO3)=100, поэтому M(CaCO3)=100 г/моль
n(CaCO3)=m(CaCO3)/M(CaCO3)=400 г : 100 г/моль=4 моль
4. Составим химическое уравнение:
CaCO3 = CaO + CO2↑
По уравнению реакции n(CaCO3):n(CaO):n(CO2)=1:1:1, количество вещества одинаковое, поэтому
n(CaO)=n(CO2)=n(CaCO3)=4 моль
5. Вычисляем объём углекислого газа количеством вещества 4 моль по формуле: V=n•VM, где VM ― молярный объём.
V(CO2)=n(CO2)•VM=4 моль • 22,4 л/моль=89,6 л
2-й способ
1. Рассчитываем массу примесей в известняке:
m(примесей)=ω(примесей)•m(CaCO3 с прим.):100%=20%•500 г : 100%=100 г
2. Рассчитываем массу карбоната кальция:
m(CaCO3)=m(CaCO3 с прим.) – m(примесей)=500 г – 100 г=400 г
3. Составим химическое уравнение:
400 г х моль у л
CaCO3 = CaO + CO2↑
100 г 1 моль 22,4 л
Над формулами соединений CaCO3, CaO и CO2 записываем вычисленную массу карбоната кальция (400 г), неизвестные количество вещества оксида кальция и объём углекислого газа (х моль и у л соответственно), а под формулами соединений ― массу и объём соответствующего количества вещества согласно коэффициентам в химическом уравнении. При н.у. 1 моль любого газа занимает объем 22,4 л.
M(CaCO3)=100 г/моль, масса 1 моль=100 г
4. Количество вещества оксида кальция рассчитываем с помощью пропорции:
400 г / 100 г = х моль / 1 моль, отсюда
х=n(СаО)=400 г • 1 моль : 100 г=4 моль
5. Объём углекислого газа рассчитываем с помощью пропорции:
400 г / 100 г = у л / 22,4 л, отсюда
у=V(СО2)=400 г • 22,4 л : 100 г=89,6 л
Ответ: при обжиге 500 г известняка, содержащего 20% примесей, образуется 4 моль оксида кальция и 89,6 л углекислого газа.