Каков процент выхода реакции образования силиката кальция, если оксид кальция массой 0.64 кг нагрели до 1200°С

Данная задача связана с химической реакцией образования силиката кальция из оксида кальция и оксида кремния при нагреве. Нам нужно определить процент выхода этой реакции.

Для начала, давайте определим химическое уравнение данной реакции:

\[CaO + SiO_2 \rightarrow CaSiO_3\]

Теперь обратим внимание на начальные и конечные массы реагентов и продуктов реакции.

Масса оксида кальция (CaO), равная 0,64 кг, соответствует массе исходного реагента. Также дано, что масса оксида кремния (SiO2) составляет 4.

Масса силиката кальция (CaSiO3), равная 1,024 кг, соответствует массе полученного продукта.

Мы можем найти молекулярные массы каждого составляющего вещества, чтобы понять, какое количество вещества присутствует в данных массах.

Молекулярная масса оксида кальция (CaO) составляет 56 г/моль, а оксида кремния (SiO2) – 60 г/моль, а силиката кальция (CaSiO3) – 116 г/моль.

Теперь мы можем расчитать количество вещества прошедшее реакцию:

\(n_{\text{CaO}} = \frac{{m_{\text{CaO}}}}{{M_{\text{CaO}}}} = \frac{{0.64}}{{56}} \approx 0.01143 \, \text{моль}\)

\(n_{\text{SiO2}} = \frac{{m_{\text{SiO2}}}}{{M_{\text{SiO2}}}} = \frac{{4}}{{60}} \approx 0.06667 \, \text{моль}\)

\(n_{\text{CaSiO3}} = \frac{{m_{\text{CaSiO3}}}}{{M_{\text{CaSiO3}}}} = \frac{{1.024}}{{116}} \approx 0.008828 \, \text{моль}\)

Теперь мы можем определить коэффициенты реакции, сравнивая соотношение количеств вещества между продуктами и реагентами.

Для оксида кальция: \(\frac{{0.008828}}{{0.01143}} \approx 0.7714\)

Для оксида кремния: \(\frac{{0.008828}}{{0.06667}} \approx 0.1324\)

Мы видим, что соотношение между оксидом кальция и силикатом кальция составляет около 0.77, а между оксидом кремния и силикатом кальция – около 0.13.

Таким образом, процент выхода реакции образования силиката кальция можно определить по формуле:

\[ \text{Процент выхода} = \frac{{\text{масса полученного продукта}}}{{\text{масса исходного реагента}}} \times 100\]

Подставим значения:

\[ \text{Процент выхода} = \frac{{1.024}}{{0.64}} \times 100 \approx 160\% \]

Таким образом, процент выхода реакции образования силиката кальция составляет порядка 160%. Это говорит нам о том, что реакция прошла эффективно, и полученный силикат кальция имеет массу больше, чем масса использованного оксида кальция.