дано:
- масса раствора m_solution = 200 г
- массовая доля азотной кислоты (HNO3) w_HNO3 = 12,8 %
- масса мела m_cr = 920 г
- массовая доля примесей w_impurities = 8,44 %
найти:
- объем углекислого газа (CO2), выделившегося в реакции
решение:
1. Рассчитаем массу азотной кислоты в растворе:
m_HNO3 = m_solution * (w_HNO3 / 100) = 200 г * (12,8 / 100) = 25,6 г
2. Рассчитаем массу чистого мела без примесей:
m_pure_cr = m_cr * (1 - w_impurities / 100) = 920 г * (1 - 8,44 / 100) = 920 г * 0,9156 = 841,15 г
3. Реакция между углекислым газом и меловым карбонатом:
CaCO3 + 2 HNO3 → Ca(NO3)2 + CO2 + H2O
Из уравнения видно, что 1 моль кальцитового карбоната (CaCO3) реагирует с 2 моль азотной кислоты (HNO3) и дает 1 моль углекислого газа (CO2).
4. Найдем количество молей азотной кислоты:
Молярная масса HNO3 ≈ 63 г/моль
n_HNO3 = m_HNO3 / M_HNO3 = 25,6 г / 63 г/моль ≈ 0,406 моль
5. Найдем количество молей мела (CaCO3):
Молярная масса CaCO3 ≈ 100 г/моль
n_cr = m_pure_cr / M_CaCO3 = 841,15 г / 100 г/моль ≈ 8,4115 моль
6. Определим, сколько молей углекислого газа выделится:
Согласно реакции, каждый моль CaCO3 требует 2 моля HNO3. Поэтому максимальное количество моль, которое может быть получено из имеющегося количества HNO3:
n_CO2_max = n_HNO3 / 2 = 0,406 / 2 ≈ 0,203 моль
Так как у нас больше мела, чем требуется для реакции с доступным количеством HNO3, то лимитирующим реагентом будет HNO3.
7. Теперь найдём объем углекислого газа при н. у.:
При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л.
V_CO2 = n_CO2_max * 22,4 л/моль = 0,203 моль * 22,4 л/моль ≈ 4,55 л
ответ:
объем углекислого газа, выделившегося при реакции, составляет приблизительно 4,55 л.