Question

В трёх пронумерованных (№1, №2, №3) пробирках находятся карбонат лития, карбонат стронция и смесь карбонатов лития и стронция. При этом неизвестно, какие вещества в каких пробирках находятся. Юный химик отвесил три одинаковые навески из пробирок №1, №2, №3, каждую из них прокалил до полного разложения и измерил объём образующегося в каждом случае углекислого газа. Оказалось, что объем (н.у.) углекислого газа, полученного при прокаливании навески из пробирки №1, в 1,5 раза больше, чем навески из пробирки №2, и в 2 раза больше, чем навески из пробирки №3.
А) Приведите формулы указанных в задаче веществ.
Б) Напишите уравнения реакций, протекающих в ходе описанных опытов.
В) Установите, что находится в каждой из пробирок №1, №2, №3. Кратко поясните свой ответ.
Г)Рассчитайте массовые доли карбонатов лития и стронция в их смеси.

Answer 1

А) Формулы указанных веществ:  
- Карбонат лития: Li2CO3  
- Карбонат стронция: SrCO3  

Б) Уравнения реакций:  
1. Li2CO3 -> Li2O + CO2  
2. SrCO3 -> SrO + CO2  

В) Решение:  
Пусть масса навески из пробирки №2 равна 1 г, тогда:
- Объем CO2 от Li2CO3 (пробирка №1): 1.5V
- Объем CO2 от SrCO3 (пробирка №2): V
- Объем CO2 от смеси (пробирка №3): 0.5V

Теперь определим, что находится в каждой пробирке:
1. Прокалывание навески из пробирки №1: Li2CO3 -> Li2O + CO2  
   Объем CO2 = 1.5V
2. Прокалывание навески из пробирки №2: SrCO3 -> SrO + CO2  
   Объем CO2 = V
3. Прокалывание навески из пробирки №3: (Li2CO3 + SrCO3) -> (Li2O + SrO) + CO2  
   Объем CO2 = 0.5V

Из условия задачи следует, что объемы газов при разложении соответствуют пропорции масс карбонатов:
1.5 / 1 = 1  
1.5 / 0.5 = 3  

Значит, в пробирке №1 находится Li2CO3, в пробирке №2 - SrCO3, а в пробирке №3 - смесь карбонатов.

Г) Рассчитаем массовые доли карбонатов лития и стронция в смеси:
Пусть m_Li будет масса Li2CO3, а m_Sr - масса SrCO3 в смеси. Тогда:
- Объем CO2 от Li2CO3 + объем CO2 от SrCO3 = 0.5V + V  
- m_Li / (m_Li + m_Sr) = 0.5 / (0.5 + 1) = 0.3333  
- m_Sr / (m_Li + m_Sr) = 1 - 0.3333 = 0.6667  

Следовательно, массовая доля Li2CO3 составляет около 33.33%, а массовая доля SrCO3 - 66.67% в смеси карбонатов.