Какой процент продукта реакции был образован после погружения кусочка мела массой 2,5 г, содержащего 95% карбоната

Данная задача связана с химией и рассматривает процентное образование продукта реакции при взаимодействии карбоната кальция с серной кислотой. Давайте решим ее шаг за шагом.

1. Начнем с определения химической реакции, происходящей между карбонатом кальция (CaCO3) и серной кислотой (H2SO4):

\[
CaCO3 + H2SO4 \rightarrow CaSO4 + CO2 + H2O
\]

2. Согласно сбалансированному уравнению реакции, в результате происходит образование сернокислого кальция (CaSO4), углекислого газа (CO2) и воды (H2O).

3. Из условия задачи нам известна масса кусочка мела, содержащего карбонат кальция, равная 2,5 г. Массовая доля карбоната кальция в данном кусочке составляет 95%. Это значит, что 2,5 г представляют 95% от общей массы карбоната кальция в кусочке.

4. Для вычисления массы карбоната кальция в кусочке воспользуемся формулой:

\[
\text{{Масса карбоната кальция}} = \text{{Общая масса кусочка мела}} \times \left( \frac{{\text{{Массовая доля карбоната кальция}}}}{{100\%}} \right)
\]

\[
\text{{Масса карбоната кальция}} = 2,5 г \times \left( \frac{{95}}{{100}} \right) = 2,375 г
\]

5. Далее, из условия задачи нам известна массовая доля серной кислоты в растворе, равная 33,33%. Это означает, что 10 г раствора содержат 33,33% серной кислоты.

6. Чтобы вычислить массу серной кислоты в растворе, воспользуемся формулой:

\[
\text{{Масса серной кислоты}} = \text{{Общая масса раствора}} \times \left( \frac{{\text{{Массовая доля серной кислоты}}}}{{100\%}} \right)
\]

\[
\text{{Масса серной кислоты}} = 10 г \times \left( \frac{{33,33}}{{100}} \right) = 3,333 г
\]

7. По сбалансированному уравнению реакции, 1 моль карбоната кальция соответствует образованию 1 моль сернокислого кальция. Таким образом, моль сернокислого кальция, образовавшегося в реакции, будет равно молю карбоната кальция, использованного в реакции.

8. Для определения молей карбоната кальция воспользуемся формулой:

\[
\text{{Моли карбоната кальция}} = \frac{{\text{{Масса карбоната кальция}}}}{{\text{{Молярная масса карбоната кальция}}}}
\]

Молярная масса карбоната кальция (CaCO3) равна 100 г/моль.

\[
\text{{Моли карбоната кальция}} = \frac{{2,375 г}}{{100 г/моль}} = 0,02375 моль
\]

9. Таким образом, в результате реакции образуется 0,02375 моль сернокислого кальция (CaSO4).

10. Объем газа, образовавшегося при реакции, указан в условии задачи и составляет 500 см3 (при нормальных условиях). Однако, для расчетов нам необходимо привести объем газа к стандартным условиям (0°C и 1 атмосфере).

11. Следуя формуле идеального газа:

\[
PV = nRT
\]

где P - давление газа, V - его объем, n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная и T - температура в Кельвинах.

12. Подставим известные значения и решим уравнение для нахождения количества молей газа (n).

\[
(1 \text{{ атмосфера}}) \times (V) = (0,02375 \text{{ моль}}) \times (0,0821 \text{{ л*атм/моль*К}}) \times (273 \text{{ Кельвина}})
\]

\[
V = \frac{{0,02375 \times 0,0821 \times 273}}{{1}} = 0,53 \text{{ литра}}
\]

13. Получили, что объем газа, образовавшегося при стандартных условиях, равен 0,53 литра.

14. Для определения процента продукта реакции, рассмотрим соотношение между объемом образованного газа (CO2) и объемом исходного газа (H2SO4). По уравнению реакции видно, что 1 моль карбоната кальция приводит к образованию 1 моль CO2. Поэтому, количество молей CO2 равно количеству молей карбоната кальция. Из пункта 8 мы знаем, что количество молей карбоната кальция составляет 0,02375 моль.

15. Таким образом, масса CO2 равна:

\[
\text{{Масса CO2}} = \text{{Количество молей CO2}} \times \text{{Молярная масса CO2}}
\]

Молярная масса CO2 равна 44 г/моль.

\[
\text{{Масса CO2}} = 0,02375 \text{{ моль}} \times 44 \text{{ г/моль}} = 1,045 \text{{ г}}
\]

16. Теперь мы знаем, что масса образованного газа CO2 составляет 1,045 г.

17. Чтобы определить процент продукта реакции, используем формулу:

\[
\text{{Процент продукта реакции}} = \frac{{\text{{Масса образованного продукта}}}}{{\text{{Масса исходного вещества}}}} \times 100\%
\]

\[
\text{{Процент продукта реакции}} = \frac{{1,045 \text{{ г}}}}{{2,5 \text{{ г}}}} \times 100\% = 41,8\%
\]

Таким образом, процент продукта реакции, образованного после погружения кусочка мела, составляет 41,8%.