Углекислый газ получают разложением карбоната кальция. Выход продукта реакции составляет 80%. Рассчитайте, какой объем (н.у.) углекислого газа будет получен из карбоната кальция массой 100 кг?

Для того чтобы рассчитать объем углекислого газа, получаемого из 100 кг карбоната кальция (CaCO₃), нужно сначала записать уравнение реакции разложения:

$\text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2$

Из уравнения видно, что 1 моль карбоната кальция разлагается с образованием 1 моля углекислого газа.

Шаг 1. Рассчитаем количество вещества карбоната кальция.

Молекулярная масса карбоната кальция (CaCO₃):

• Масса атома кальция (Ca) = 40 г/моль,

• Масса углерода (C) = 12 г/моль,

• Масса кислорода (O) = 16 г/моль (3 атома кислорода).

Молекулярная масса CaCO₃ = 40 + 12 + 3 × 16 = 100 г/моль.

Теперь, зная массу карбоната кальция (100 кг = 100 000 г), можно рассчитать количество вещества (моли):

$n_{\text{CaCO}_3} = \frac{\text{масса CaCO}_3}{\text{молекулярная масса CaCO}_3} = \frac{100000 \, \text{г}}{100 \, \text{г/моль}} = 1000 \, \text{моль}$

Шаг 2. Рассчитаем количество углекислого газа.

Из уравнения реакции видно, что 1 моль карбоната кальция даёт 1 моль углекислого газа. Следовательно, из 1000 моль карбоната кальция можно получить 1000 моль углекислого газа.

Шаг 3. Рассчитаем объем углекислого газа при нормальных условиях (н.у.).

При нормальных условиях 1 моль любого идеального газа занимает 22,4 литра. Следовательно, объем углекислого газа, который получаем при разложении 1000 моль, будет:

$V_{\text{CO}_2} = 1000 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{л/моль} = 22400 \, \text{л}$

Шаг 4. Учитываем выход реакции.

Выход углекислого газа составляет 80%, то есть фактически будет получено только 80% от теоретически возможного объема. Поэтому конечный объем углекислого газа:

$V_{\text{CO}_2 \, \text{(реальный)}} = 22400 \, \text{л} \times 0,8 = 17920 \, \text{л}$

Таким образом, из 100 кг карбоната кальция при выходе реакции 80% будет получено 17920 литров углекислого газа при нормальных условиях.