Номер 7, страница 176 - гдз по химии 8 класс учебник Шиманович, Красицкий

7. Образец смеси оксида кальция с карбонатом кальция общей массой 8 г обработали избытком соляной кислоты. В результате реакции выделился газ объемом $ 1120 \text{ см}^3 $ (н. у.). Рассчитайте массовую долю оксида кальция в смеси.

Дано:

$m(смеси) = 8 \text{ г}$

$V(газа) = 1120 \text{ см}^3$

Состав смеси: $CaO$, $CaCO_3$

Перевод в СИ:

$m(смеси) = 0.008 \text{ кг}$

$V(газа) = 1120 \text{ см}^3 = 1.12 \times 10^{-3} \text{ м}^3$

Найти:

$\omega(CaO) - ?$

Решение:

При обработке смеси оксида кальция ($CaO$) и карбоната кальция ($CaCO_3$) соляной кислотой ($HCl$) протекают две реакции. Газ выделяется только в реакции с карбонатом кальция.

1. Уравнение реакции оксида кальция с соляной кислотой:

$CaO + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O$

2. Уравнение реакции карбоната кальция с соляной кислотой, в результате которой выделяется углекислый газ ($CO_2$):

$CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2\uparrow$

3. Найдем количество вещества выделившегося углекислого газа. Объем газа дан при нормальных условиях (н.у.), поэтому используем молярный объем газов $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$ (или $22.4 \text{ дм}^3\text{/моль}$).

Сначала переведем объем газа из $см^3$ в $л$ ($дм^3$):

$V(CO_2) = 1120 \text{ см}^3 = 1.12 \text{ л}$

Рассчитаем количество вещества $CO_2$:

$n(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V_m} = \frac{1.12 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 0.05 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции (2) найдем количество вещества и массу карбоната кальция в смеси. Соотношение количеств веществ $CaCO_3$ и $CO_2$ составляет 1:1.

$n(CaCO_3) = n(CO_2) = 0.05 \text{ моль}$

5. Рассчитаем молярную массу карбоната кальция:

$M(CaCO_3) = M(Ca) + M(C) + 3 \cdot M(O) = 40 + 12 + 3 \cdot 16 = 100 \text{ г/моль}$

6. Найдем массу карбоната кальция в смеси:

$m(CaCO_3) = n(CaCO_3) \cdot M(CaCO_3) = 0.05 \text{ моль} \cdot 100 \text{ г/моль} = 5 \text{ г}$

7. Теперь можно найти массу оксида кальция в исходной смеси:

$m(CaO) = m(смеси) - m(CaCO_3) = 8 \text{ г} - 5 \text{ г} = 3 \text{ г}$

8. Наконец, рассчитаем массовую долю оксида кальция в смеси:

$\omega(CaO) = \frac{m(CaO)}{m(смеси)} \cdot 100\% = \frac{3 \text{ г}}{8 \text{ г}} \cdot 100\% = 0.375 \cdot 100\% = 37.5\%$

Ответ: массовая доля оксида кальция в смеси составляет 37.5%.