Question

При пропускании углекислого газа через раствор массой 200 г с массовой долей гидроксида кальция 0,148% вначале выпал осадок, а потом он начал растворяться. Какой минимальный объем СО2, измеренный при нормальных условиях, надо пропустить через раствор для образования и полного растворения осадка?

Answer 1

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O

CaCO3 + H2CO3 = Ca(HCO3)2

На 1 моль Ca(OH)2 расходуется 2 моля СО2

m(Ca(OH)2 ) = 200 * 0,148 / 100 = 0,296 г

M(Ca(OH)2 )  = 40 + 34 = 74 г/моль

n = m/M =  0,296 / 74 = 0,004 моля

n(CO2) = 0,004 * 2 = 0,008 моля

V(CO2)  = n*Va = 0,008 * 22,4 ~ 0,18 л

Answer 2

Давайте разберемся с данной задачей. Вначале осадок выпадает из-за реакции между углекислым газом (CO2) и гидроксидом кальция (Ca(OH)2), которая приводит к образованию карбоната кальция (CaCO3):

Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3 + H2O

После выпадения осадка, далее идет обратная реакция, при которой осадок растворяется:

CaCO3 + H2O + CO2 -> Ca(HCO3)2

Минимальный объем углекислого газа, необходимый для образования и полного растворения осадка, определяется потребным количеством CO2 для образования эквивалентного количества карбоната кальция и удержания его в растворе.

1. Рассчитаем количество кальция (Ca) в растворе:

Массовая доля Ca(OH)2 = 0,148% = 0,148/100 = 0,00148 Масса кальция (Ca) = 200 г × 0,00148 = 0,296 г

2. Рассчитаем количество карбоната кальция (CaCO3), которое может образоваться из этого количества кальция:

Молярная масса CaCO3 = 40,08 г/моль (Ca) + 12,01 г/моль (C) + 3 × 16,00 г/моль (O) = 100,09 г/моль Моль CaCO3 = 0,296 г / 100,09 г/моль ≈ 0,00296 моль

3. Так как реакция 1:1 между Ca(OH)2 и CO2, то количество молей CO2, необходимых для реакции с кальцием, равно количеству молей CaCO3:

Моль CO2 = 0,00296 моль

4. Теперь, чтобы растворить полностью осадок, нам нужно еще столько же CO2, сколько было использовано для его образования:

Моль CO2, необходимый для растворения осадка = 0,00296 моль

5. Переведем это количество CO2 в объем при нормальных условиях (н.у.), используя универсальный газовый закон:

V = n * Vm

где V - объем газа при н.у., n - количество молей газа, Vm - молярный объем газа при н.у. (Vm = 22,7 л/моль).

V = 0,00296 моль * 22,7 л/моль ≈ 0,0673 л

Таким образом, минимальный объем углекислого газа, измеренный при нормальных условиях, который необходимо пропустить через раствор для образования и полного растворения осадка, составляет примерно 0,0673 л.