Question

Смесь, состоящую из оксида кальция массой 11,2 г и кокса массой 8,00 г, прокалили при высокой температуре. Массовая доля углерода в составе кокса равна 96,0 %. В результате реакции получили карбид кальция и оксид углерода(II). Затем полученный продукт обработали избытком воды. Рассчитайте объём (н. у.) выделившегося газа, если его выход равен 94,6 %

Answer 1

Дано:
1. Масса оксида кальция (CaO) = 11,2 г
2. Масса кокса = 8,00 г
3. Массовая доля углерода в коксе = 96,0 %

Найти: объем выделившегося газа (оксид углерода(II), CO) при нормальных условиях.

Решение:

1. Найдем массу углерода в коксe:
   Масса углерода (C) = масса кокса * массовая доля углерода
   Масса углерода = 8,00 г * 0,96 = 7,68 г

2. Напишем уравнение реакции, которая происходит между оксидом кальция и углеродом:
   CaO + 3C → CaC2 + CO

3. Найдем количество моль оксида кальция и углерода:
   Молярная масса CaO = 40,08 г/моль + 16,00 г/моль = 56,08 г/моль
   Молярная масса углерода (C) = 12,01 г/моль

   n_CaO = 11,2 г / 56,08 г/моль ≈ 0,199 моль
   n_C = 7,68 г / 12,01 г/моль ≈ 0,640 моль

4. Определим, какая из реагентов является лимитирующим. Из уравнения видно, что на 1 моль CaO требуется 3 моля углерода.
   n_C требуется = 3 * n_CaO = 3 * 0,199 = 0,597 моль

   Поскольку n_C (0,640 моль) > n_C требуемое (0,597 моль), то CaO является лимитирующим реагентом.

5. По уравнению реакции получаем, что на 1 моль CaO получается 1 моль газа CO. Следовательно, количество газа CO равно количеству моль CaO:
   n_CO = n_CaO = 0,199 моль

6. Найдем объем газа CO при нормальных условиях (н. у.). При н. у. 1 моль газа занимает объем 22,4 л.
   V_CO = n_CO * 22,4 л/моль
   V_CO = 0,199 моль * 22,4 л/моль ≈ 4,45 л

7. Учитываем выход газа, который составляет 94,6%:
   V_CO фактический = V_CO * 0,946
   V_CO фактический = 4,45 л * 0,946 ≈ 4,21 л

Ответ: объем выделившегося газа (CO) составляет примерно 4,21 л.