дано:
масса образца мела = 4,50 г
массовая доля карбоната кальция (CaCO3) = 95,0 %
масса соляной кислоты = 16,2 г
массовая доля хлороводорода (HCl) = 16,2 %
объем выделившегося газа (н. у.) = 500 см3 = 0,500 л
найти:
выход продукта реакции.
решение:
1. Рассчитаем массу карбоната кальция в образце мела:
m(CaCO3) = масса образца * массовая доля
m(CaCO3) = 4,50 г * 0,950 = 4,275 г
2. Определим количество молей карбоната кальция:
Молярная масса карбоната кальция (CaCO3) = 40,08 + 12,01 + (16,00 * 3) = 100,09 г/моль
n(CaCO3) = m(CaCO3) / M(CaCO3)
n(CaCO3) = 4,275 г / 100,09 г/моль ≈ 0,0427 моль
3. Рассчитаем массу хлороводорода в соляной кислоте:
m(HCl) = масса соляной кислоты * массовая доля
m(HCl) = 16,2 г * 0,162 = 2,6244 г
4. Определим количество молей хлороводорода:
Молярная масса хлороводорода (HCl) = 1,01 + 35,45 = 36,46 г/моль
n(HCl) = m(HCl) / M(HCl)
n(HCl) = 2,6244 г / 36,46 г/моль ≈ 0,0720 моль
5. Напишем уравнение реакции между карбонатом кальция и соляной кислотой:
CaCO3 + 2 HCl -> CaCl2 + CO2 + H2O
Из уравнения видно, что для реакции 1 моль CaCO3 реагирует с 2 молями HCl. Для 0,0427 моль CaCO3 необходимо:
n(HCl, необходимый) = 2 * n(CaCO3)
n(HCl, необходимый) = 2 * 0,0427 моль = 0,0854 моль
Сравнив, мы видим, что количество имеющегося HCl (0,0720 моль) меньше необходимого, следовательно, HCl является лимитирующим реагентом.
6. Рассчитаем количество образующегося углекислого газа:
По уравнению реакции 2 моль HCl дает 1 моль CO2. Поэтому количество образующегося CO2 будет:
n(CO2) = n(HCl) / 2
n(CO2) = 0,0720 моль / 2 = 0,0360 моль
7. Рассчитаем теоретический объем углекислого газа при нормальных условиях:
V(CO2) = n(CO2) * 22,4 л/моль
V(CO2) = 0,0360 моль * 22,4 л/моль ≈ 0,8064 л = 806,4 см3
8. Рассчитаем фактический выход продукта реакции (углекислого газа):
выход (%) = (выделившийся объем / теоретический объем) * 100%
выход (%) = (500 см3 / 806,4 см3) * 100% ≈ 62,0 %
ответ:
Выход продукта реакции составляет примерно 62,0 %.