Дано: m(CaC2 с прим.)=320 мг, ω(примесей)=2%
Найти: V(C2H2)-?
Решение
1-й способ
1. Рассчитываем массовую долю чистого карбида кальция:
ω(CaC2)=100%-ω(примесей)=100%-2%=98%
2. Рассчитываем массу чистого карбида кальция:
m(CaC2)=ω(CaC2)•m(CaC2 с прим.):100%=98%•320 мг:100%=313,6 мг
3. Количество вещества карбида кальция массой 313,6 мг вычисляем по формуле: n=m/M, где M ― молярная масса.
Mr(CaC2)=Ar(Ca)+2•Ar(C)=40+2•12=64, поэтому M(CaC2)=64 мг/ммоль
n(CaC2)=m(CaC2)/M(CaC2)=313,6 мг : 64 мг/ммоль=4,9 ммоль
4. Составим химическое уравнение:
CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2
По уравнению реакции n(CaC2):n(C2H2)=1:1, количество вещества одинаковое, поэтому:
n(C2H2)=n(CaC2)=4,9 ммоль
5. Объём ацетилена количеством вещества 4,9 ммоль вычисляем по формуле: V=n•VM, где VM ― молярный объём.
V(C2H2)=n(C2H2)•VM=4,9 ммоль • 22,4 мл/ммоль=109,76 мл
2-й способ
1. Рассчитываем массу примесей в карбиде кальция:
m(примесей)=ω(примесей)•m(CaC2 с прим.):100%=2%•320 мг : 100%=6,4 мг
2. Рассчитываем массу чистого карбида кальция:
m(CaC2)=m(CaC2 с прим.) - m(примесей)=320 мг – 6,4 мг=313,6 мг
3. Составим химическое уравнение:
313,6 мг х мл
CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2
64 мг 22,4 мл
Над формулами соединений CaC2 и C2H2 записываем вычисленную массу карбида кальция (316,6 мг) и неизвестный объём ацетилена (х мл), а под формулами соединений ― массу и объем соответствующего количества вещества согласно коэффициентам в химическом уравнении. При н.у. 1 ммоль любого газа занимает объем 22,4 мл.
Mr(CaC2)=Ar(Ca)+2•Ar(C)=40+2•12=64, поэтому M(CaC2)=64 мг/ммоль
х=V(C2H2)=313,6 мг • 22,4 мл : 64 мг=109,76 мл
Ответ: в результате гидролиза 320 мг карбида кальция, содержащего 2% примесей, образуется 109,76 мл ацетилена.