Из 2 кг известняка, содержащего 15% примесей, при взаимодействии его с азотной кислотой получен углекислый газ объёмом (л., н.у.)
A) 38,1
B) 190,4
C) 95,2
D) 380,8
E) 153,3
При расчёте надо понять, сколько вещества CaCO₃ фактически участвует в реакции, а затем по стехиометрии реакции определить объём полученного углекислого газа при нормальных условиях.
Из условия: 2 кг известняка содержат 15% примесей, значит активный компонент (CaCO₃) составляет 85% от 2 кг. То есть фактическая масса CaCO₃ равна
2 кг × 0,85 = 1,7 кг (или 1700 г).
Молярная масса CaCO₃ приблизительно равна 100 г/моль. Тогда число молей CaCO₃ будет:
n(CaCO₃) = 1700 г / 100 г/моль = 17 моль.
Химическая реакция между кальцитом и азотной кислотой выглядит так:
CaCO₃ + 2 HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O.
Из стехиометрии видно, что из 1 моля CaCO₃ образуется 1 моль CO₂, значит CO₂ получится 17 моль.
При нормальных условиях (н.у.) объём 1 моля газа составляет 22,4 л. Таким образом, объём углекислого газа равен:
V(CO₂) = 17 моль × 22,4 л/моль = 380,8 л.
Разбирая варианты ответа:
A) 38,1 л – слишком мало, не соответствует расчётам.
B) 190,4 л – равен половине нужного объёма, неверно.
C) 95,2 л – в 4 раза меньше нужного, тоже неверно.
D) 380,8 л – точно соответствует нашим вычислениям.
E) 153,3 л – также не соответствует расчётам.
Таким образом, правильный ответ – D) 380,8 л.