Для решения этой задачи сначала определим, сколько карбоната кальция (( \text{CaCO}_3 )) содержится в 300 г известняка.
Масса карбоната кальция в известняке:
Известняк содержит 75% карбоната кальция. Следовательно, масса карбоната кальция в 300 г известняка составляет:
[
\text{Масса } \text{CaCO}_3 = 0.75 \times 300 \, \text{г} = 225 \, \text{г}
]
Количество вещества карбоната кальция:
Молярная масса карбоната кальция (( \text{CaCO}_3 )) составляет 100 г/моль (40 г/моль для Ca, 12 г/моль для C и 48 г/моль для 3 атомов O).
Количество вещества ( \text{CaCO}_3 ):
[
n(\text{CaCO}_3) = \frac{225 \, \text{г}}{100 \, \text{г/моль}} = 2.25 \, \text{моль}
]
Химическая реакция:
Реакция карбоната кальция с соляной кислотой (( \text{HCl} )) описывается уравнением:
[
\text{CaCO}_3 + 2\text{HCl} \rightarrow \text{CaCl}_2 + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}
]
Согласно уравнению реакции, 1 моль ( \text{CaCO}_3 ) выделяет 1 моль углекислого газа (( \text{CO}_2 )).
Следовательно, 2.25 моль ( \text{CaCO}_3 ) выделит 2.25 моль ( \text{CO}_2 ).
Объем выделившегося газа:
При нормальных условиях (0°C и 1 атм) объем 1 моля газа равен 22.4 л. Таким образом, объем углекислого газа составит:
[
V(\text{CO}_2) = 2.25 \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{л/моль} = 50.4 \, \text{л}
]
Масса выделившегося углекислого газа:
Молярная масса ( \text{CO}_2 ) составляет 44 г/моль (12 г/моль для C и 32 г/моль для 2 атомов O).
Масса ( \text{CO}_2 ):
[
m(\text{CO}_2) = 2.25 \, \text{моль} \times 44 \, \text{г/моль} = 99 \, \text{г}
]
Итак, при воздействии избытка соляной кислоты на 300 г известняка выделяется 2.25 моль углекислого газа, объем которого составляет 50.4 литра, а масса — 99 граммов.