Вычислите массу карбоната кальция, если при его разложении выделилось 89,6 л (н.у.) углекислого газа, что составляет 80% от теоретически возможного выхода

CaCO3 → CaO + CO2

Для расчета массы карбоната кальция, необходимо сначала определить количество выделившегося углекислого газа при его разложении. Для этого используем объемный закон Гей-Люссака-Ламберта:

V/n = V1/n1 = V2/n2,

где V - объем выделенного газа, н.у. (нормальных условий - температура 0°C, давление 101,3 кПа), n - количество вещества газа.

Теоретически возможный выход углекислого газа определяется по формуле:

n(CO2) = m(CaCO3) / M(CaCO3) * 1 / 2,

где m(CaCO3) - масса карбоната кальция, M(CaCO3) - молярная масса карбоната кальция, 1/2 - коэффициент стехиометрии, соответствующий выделению одного моля углекислого газа при разложении одного моля карбоната кальция.

Тогда количество вещества углекислого газа:

n1(CO2) = V1(T, P) / Vm * 1 / 22,4,

где V1 - объем выделенного газа, T - температура, P - давление, Vm - молярный объем газа при стандартных условиях (22,4 л/моль).

Подставляя значения в формулу, получим:

n1(CO2) = 89,6 л / (273 К, 101,3 кПа) * 1 / 22,4 ≈ 0,00376 моль.

Теоретически возможный выход углекислого газа:

n2(CO2) = m(CaCO3) / M(CaCO3) * 1 / 2 = m(CaCO3) / 100,09 * 1 / 2,

где M(CaCO3) = 100,09 г/моль - молярная масса карбоната кальция.

Тогда, используя данные о процентном выходе, найдем фактически выделенное количество углекислого газа:

n(CO2) = n2(CO2) * 80% = m(CaCO3) / 100,09 * 1 / 2 * 0,8,
или
m(CaCO3) = n(CO2) * 2 * M(CaCO3) / 0,8 ≈ 179,3 г.

Таким образом, масса карбоната кальция, которая разложилась при данной реакции, составляет приблизительно 179,3 г.