Определите выход реакции, если при взаимодействии 11,2 л углекислого газа с гидроксидом кальция образовалось 40 г карбоната кальция.
Условие:
Решение:
Для решения этой задачи нам понадобятся уравнение реакции и данные о молярных объемах газов.
Уравнение реакции между углекислым газом (CO2) и гидроксидом кальция (Ca(OH)2) выглядит следующим образом:
CO2 + Ca(OH)2 -> CaCO3 + H2O
Из уравнения видно, что при реакции образуется карбонат кальция (CaCO3) и вода (H2O).
Для определения выхода реакции, нам нужно сравнить количество полученного карбоната кальция с теоретическим количеством, которое можно получить из заданного объема углекислого газа.
Сначала определим количество углекислого газа в молях. Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа:
PV = nRT
где P - давление газа, V - его объем, n - количество вещества (в молях), R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах.
Учитывая, что объем углекислого газа равен 11,2 л, и принимая стандартные условия (температура 273 К, давление 1 атм), мы можем выразить количество углекислого газа в молях:
n = PV / RT
Подставляя значения, получаем:
n = (1 атм * 11,2 л) / (0,0821 л * атм / (моль * К) * 273 К) ≈ 0,49 моль
Теперь мы можем использовать коэффициенты перед реагентами в уравнении реакции, чтобы определить, сколько моль карбоната кальция должно образоваться при данном количестве углекислого газа.
Из уравнения реакции видно, что коэффициент перед углекислым газом (CO2) равен 1, а перед карбонатом кальция (CaCO3) также равен 1. Это означает, что каждая моль углекислого газа превращается в одну моль карбоната кальция.
Таким образом, теоретическое количество карбоната кальция, которое можно получить из 0,49 моль углекислого газа, равно 0,49 моль.
Однако, в задаче указано, что фактически образовалось 40 г карбоната кальция. Чтобы определить выход реакции, мы можем использовать молярную массу карбоната кальция (100,09 г/моль) и массу, указанную в задаче.
Выход реакции (в процентах) можно определить по формуле:
Выход = (фактическое количество / теоретическое количество) * 100%
Выход = (40 г / (100,09 г/моль * 0,49 моль)) * 100% ≈ 81,6%
Таким образом, выход реакции составляет примерно 81,6%.