Question

Какой объем углекислого газа выделяется при действии серной кислоты на 320 г мрамора, содержащего 10% примесей?

Answer 1

Процесс, описанный в вашем вопросе, предполагает реакцию мрамора (главным компонентом которого является кальцит, химическая формула \(CaCO_3\)) с серной кислотой (\(H_2SO_4\)). Реакция приводит к образованию углекислого газа (\(CO_2\)), воды (\(H_2O\)) и сульфата кальция (\(CaSO_4\)):

\[CaCO_3 + H_2SO_4 \rightarrow CO_2 + H_2O + CaSO_4\]

Рассмотрим, сколько моль \(CaCO_3\) присутствует в 320 г мрамора. Молярная масса \(CaCO_3\) равна приблизительно 100 г/моль (40 г/моль для \(Ca\), 12 г/моль для \(C\), и 16 г/моль для каждого \(O\)). Таким образом, моль \(CaCO_3\) в 320 г мрамора равна:

\[ \frac{320 \, \text{г}}{100 \, \text{г/моль}} = 3.2 \, \text{моль} \, CaCO_3 \]

Теперь учитывая коэффициенты в химическом уравнении, мы видим, что каждый моль \(CaCO_3\) образует один моль \(CO_2\). Следовательно, 3.2 моль \(CaCO_3\) образуют 3.2 моль \(CO_2\).

Объем газа можно рассчитать, используя уравнение состояния идеального газа:

\[PV = nRT\]

где: - \(P\) - давление газа, - \(V\) - объем газа, - \(n\) - количество молей газа, - \(R\) - универсальная газовая постоянная (приблизительно 0.0821 л*атм/(моль*К)), - \(T\) - температура в кельвинах.

Для данной задачи примем стандартные условия (0 °C или 273 K). Таким образом:

\[V = \frac{nRT}{P}\]

При стандартных условиях давление \(P\) примерно равно 1 атмосфере.

\[V = \frac{(3.2 \, \text{моль})(0.0821 \, \text{л*атм/(моль*К)})(273 \, \text{K})}{1 \, \text{атм}}\]

\[V \approx 70 \, \text{л}\]

Таким образом, примерно 70 литров углекислого газа выделяется при действии серной кислоты на 320 г мрамора.