Какова будет масса оксида кальция и объем углекислого газа при нормальных условиях, которые можно получить

Чтобы решить данную задачу, нам потребуется использовать химические уравнения и стехиометрию. Давайте начнем шаг за шагом.

1. Сначала определим химическое уравнение для термического разложения известняка. Известно, что карбонат кальция (\(CaCO_3\)) разлагается под воздействием тепла на оксид кальция (\(CaO\)) и углекислый газ (\(CO_2\)). Уравнение реакции выглядит следующим образом:

\[CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2\]

2. Теперь вычислим массу карбоната кальция в исходном известняке. По условию, масса известняка составляет 20 г, а содержание карбоната кальция равно 80%. Таким образом, масса карбоната кальция равна 80% от 20 г, то есть:

\[m_{CaCO_3} = 0.8 \times 20 = 16 \, г\]

3. Зная массу карбоната кальция, мы можем определить его количество веществ (\(n\)). Для этого необходимо разделить массу на молярную массу карбоната кальция. Молярная масса карбоната кальция равна сумме атомных масс кальция, углерода и трех кислородов:

\[M_{CaCO_3} = 40.08 + 12.01 + (3 \times 16.00) = 100.08 \, г/моль\]

Тогда количество веществ карбоната кальция можно вычислить следующим образом:

\[n_{CaCO_3} = \frac{m_{CaCO_3}}{M_{CaCO_3}} = \frac{16}{100.08} \approx 0.159 \, моль\]

4. Из уравнения реакции видно, что каждый моль карбоната кальция разлагается на один моль оксида кальция и один моль углекислого газа. Следовательно, количество веществ оксида кальция (\(n_{CaO}\)) и углекислого газа (\(n_{CO_2}\)) будет также равно 0.159 моль.

5. Нормальные условия для газов обычно определяются при температуре 0°C и давлении 1 атмосфера. Таким образом, объем углекислого газа (\(V_{CO_2}\)) и объем оксида кальция (\(V_{CaO}\)) будут равны объему исходного газа и объему образовавшегося оксида кальция соответственно.

6. Из уравнения реакции видно, что приразложении 1 моль карбоната кальция образуется 1 моль углекислого газа. В результате, количество веществ углекислого газа (\(n_{CO_2}\)) равно 0.159 моль.

7. Чтобы вычислить объем углекислого газа при нормальных условиях, мы можем использовать уравнение состояния идеального газа \(PV = nRT\), где \(P\) - давление газа, \(V\) - его объем, \(n\) - количество вещества газа, \(R\) - универсальная газовая постоянная и \(T\) - абсолютная температура газа.

8. При нормальных условиях, давление равно 1 атмосфере, а температура равна 0°C или 273.15 Кельвина. Также, универсальная газовая постоянная имеет значение \(R \approx 0.0821 \, \frac{атм \cdot л}{моль \cdot К}\).

9. Подставим все это в уравнение состояния идеального газа и выразим объем углекислого газа:

\[V_{CO_2} = \frac{n_{CO_2} \cdot R \cdot T}{P} = \frac{0.159 \cdot 0.0821 \cdot 273.15}{1} \approx 3.82 \, л\]

10. Таким образом, масса оксида кальция будет равна массе карбоната кальция, то есть 16 г. А объем углекислого газа будет равен приблизительно 3.82 л при нормальных условиях.

Вот и всё! Мы получили массу оксида кальция и объем углекислого газа при нормальных условиях после термического разложения известняка.