Масса мрамора и кислоты для получения углекислого газа
Какая масса мрамора, содержащего 96% карбоната кальция, потребуется для получения 89,6 л (н. у.) углекислого газа при взаимодействии его с азотной кислотой? Какая масса 20%-ного раствора кислоты потребуется для этой реакции?
Дано
`V(CO_2) = 89.6 text{ л}`
`ω(CaCO_3) = 96%`
`ω(HNO_3) = 20%`
Найти
`m(мрамора) = text{ ?}`
`m(text{р-ра } HNO_3) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнение реакции карбоната кальция с азотной кислотой:
`CaCO_3 + 2HNO_3 = Ca(NO_3)_2 + CO_2 text{↑} + H_2O`
Найдём количество вещества углекислого газа:
`n(CO_2) = (V(CO_2))/V_m = 89.6/22.4 = 4 text{ моль}`
Согласно уравнению реакции, количество вещества карбоната кальция равно количеству углекислого газа:
`n(CaCO_3) = n(CO_2) = 4 text{ моль}`
Найдём массу чистого карбоната кальция:
`m(CaCO_3) = n(CaCO_3)*M(CaCO_3) = 4*100 = 400 text{ г}`
Рассчитаем массу мрамора с содержанием карбоната кальция 96%:
`m(мрамора) = (100*m(CaCO_3))/(ω(CaCO_3)) = (100*400)/96 = 416.7 text{ г}`
Согласно уравнению реакции, количество вещества азотной кислоты в 2 раза больше количества карбоната кальция:
`n(HNO_3) = 2*n(CaCO_3) = 2*4 = 8 text{ моль}`
Найдём массу чистой азотной кислоты:
`m(HNO_3) = n(HNO_3)*M(HNO_3) = 8*63 = 504 text{ г}`
Рассчитаем массу 20%-ного раствора азотной кислоты:
`m(text{р-ра } HNO_3) = (100*m(HNO_3))/(ω(HNO_3)) = (100*504)/20 = 2520 text{ г}`
Ответ
`m(мрамора) = 416.7 text{ г}`
`m(text{р-ра } HNO_3) = 2520 text{ г}`