12. К избытку карбоната кальция добавили 80 г раствора с массовой долей азотной кислоты 20%. Вычислите объем (н.у.) выделившегося газа.

Краткое пояснение:

Реакция между карбонатом кальция и азотной кислотой приводит к выделению углекислого газа. Для расчета объема газа необходимо найти массу азотной кислоты, затем рассчитать количество вещества азотной кислоты, определить количество вещества выделившегося CO2 по стехиометрии реакции и, наконец, найти объем CO2 при нормальных условиях.

Пошаговое решение:

1. Шаг 1: Рассчитываем массу азотной кислоты (HNO3) в растворе.
• Масса HNO3 = Масса раствора × Массовая доля HNO3
• Масса HNO3 = 80 г × 0.20 = 16 г
2. Шаг 2: Рассчитываем молярную массу азотной кислоты (HNO3).
• M(HNO3) = M(H) + M(N) + 3 × M(O) = 1 г/моль + 14 г/моль + 3 × 16 г/моль = 63 г/моль
3. Шаг 3: Рассчитываем количество вещества азотной кислоты (n(HNO3)).
• n(HNO3) = Масса HNO3 / M(HNO3)
• n(HNO3) = 16 г / 63 г/моль ≈ 0.254 моль
4. Шаг 4: Записываем уравнение реакции между карбонатом кальция (CaCO3) и азотной кислотой (HNO3). Карбонат кальция взят в избытке, поэтому азотная кислота является лимитирующим реагентом.
• CaCO3 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + H2O + CO2↑
5. Шаг 5: Определяем количество вещества выделившегося углекислого газа (n(CO2)) по стехиометрии реакции.
• Из уравнения видно, что 2 моль HNO3 дают 1 моль CO2.
• n(CO2) = n(HNO3) / 2
• n(CO2) ≈ 0.254 моль / 2 ≈ 0.127 моль
6. Шаг 6: Рассчитываем объем выделившегося углекислого газа (V(CO2)) при нормальных условиях (н.у.). При н.у. молярный объем любого газа равен 22.4 л/моль.
• V(CO2) = n(CO2) × Vm
• V(CO2) ≈ 0.127 моль × 22.4 л/моль ≈ 2.84 л

Ответ: 2.84 л