Дано:
Масса технического оксида кальция = 20 кг
Масса полученного карбида кальция = 16 кг
Температура = 546°C = 819K (примерно)
Давление = 101.3 кПа = 1 атм
Найти:
1. Массовую долю примесей в оксиде кальция
2. Теоретический объем CO при заданных условиях
3. Массу необходимого углерода
Решение с расчетом:
1. Массовая доля примесей в оксиде кальция:
Масса чистого кальция в оксиде = масса начального вещества - масса полученного продукта:
Масса чистого CaO = 20 - 16 = 4 кг
Массовая доля примесей = (масса примесей / общая масса) * 100%
Массовая доля примесей = (20 - 4) / 20 * 100% = 80%
2. Теоретический объем CO при заданных условиях:
Используем уравнение состояния идеального газа, чтобы рассчитать объем CO:
PV = nRT,
где P - давление, V - объем, n - количество молей, R - универсальная газовая постоянная, T - температура
R = 0.0821 л*атм/(моль*К) (универсальная газовая постоянная)
Пересчитаем давление в атмосферы:
P = 101.3 кПа / 101.3 ≈ 1 атм
Теперь найдем количество молей CO, используя уравнение реакции:
CaO + 3C = CaC2 + CO
Из уравнения видно, что на каждый моль CaO требуется 1 моль CO.
Следовательно, количество молей CO равно количеству молей CaO:
n(CO) = масса CaO / молярная масса CaO
n(CO) = 4 кг / 56.08 г/моль ≈ 0.0713 моль
Теперь можно найти объем CO:
V = nRT / P
V = 0.0713 * 0.0821 * 819 / 1 ≈ 4.94 л
3. Масса необходимого углерода:
Из уравнения реакции известно, что на 1 моль CaO требуется 3 моля углерода.
Следовательно, количество молей углерода равно 3 раза количеству молей CaO:
n(C) = 3 * масса CaO / молярная масса C
n(C) = 3 * 4 кг / 12.01 г/моль ≈ 1 моль
Ответ:
1. Массовая доля примесей в оксиде кальция составляет 80%.
2. Теоретический объем CO при температуре 546°C и давлении 101,3 кПа примерно равен 4.94 л.
3. Масса необходимого углерода для реакции составляет примерно 4 кг.