Question

Какой объем углекислого газа выделится при действии
бромоводородной кислотой на 35 г карбоната кальция, если выход
продукта реакции составляет 75% от теоретического

Answer 1

Для решения данной задачи необходимо использовать химическое уравнение реакции реагирования бромоводородной кислоты (HBr) с карбонатом кальция (CaCO3), а также использовать информацию о выходе продукта реакции.

Химическое уравнение реакции:
HBr + CaCO3 -> CaBr2 + CO2 + H2O

Из уравнения видно, что при реакции образуется углекислый газ (CO2). Мы хотим найти его объем, поэтому нам нужно знать его количество вещества. Для этого мы можем использовать массу карбоната кальция, так как масса и количество вещества пропорциональны.

1. Рассмотрим мольную массу карбоната кальция (CaCO3). Ее можно вычислить, сложив массы атомов в молекуле:
Масса кальция (Ca) = 40.08 г/моль
Масса углерода (C) = 12.01 г/моль
Масса кислорода (O) = 16.00 г/моль

Масса карбоната кальция:
масса карбоната кальция = масса кальция + 3 * (масса углерода + 3 * масса кислорода)
масса карбоната кальция = 40.08 г/моль + 3 * (12.01 г/моль + 3 * 16.00 г/моль)
масса карбоната кальция = 40.08 г/моль + 3 * (12.01 г/моль + 48.00 г/моль)
масса карбоната кальция = 40.08 г/моль + 3 * 60.01 г/моль
масса карбоната кальция = 40.08 г/моль + 180.03 г/моль
масса карбоната кальция = 220.11 г/моль

2. Теперь у нас есть масса карбоната кальция и информация о выходе продукта реакции. Выход составляет 75% от теоретического, поэтому рассчитаем теоретический объем CO2, который бы образовался, если бы выход составлял 100%:
теоретический объем CO2 = масса карбоната кальция / молярная масса CaCO3 (масса одного моля карбоната)

теоретический объем CO2 = 35 г / 220.11 г/моль = 0.1588 моль

3. Далее учитываем, что выход продукта составляет 75% от теоретического. Поэтому рассчитаем реальный объем CO2, учитывая выход системы:

реальный объем CO2 = теоретический объем CO2 * выход продукта

реальный объем CO2 = 0.1588 моль * 0.75 = 0.119 моль

4. Для перевода количества вещества в объем учитываем уравнение состояния идеального газа – эмпирическую закономерность, устанавливающую, что мольный объем любого идеального газа (при заданных условиях температуры и давления) одинаков для любого газа независимо от его состава. Объем одной моли любого идеального газа равен 22.4 л при нормальных условиях (0 °C и 1 атм).

теперь можно рассчитать объем углекислого газа:
Объем CO2 = реальный объем CO2 * мольный объем газа

Объем CO2 = 0.119 моль * 22.4 л/моль

Объем CO2 = 2.6656 л

Таким образом, при действии бромоводородной кислоты на 35 г карбоната кальция с выходом продукта реакции 75% от теоретического будет выделено примерно 2.67 л углекислого газа.