5. Какой объем ацетилена можно получить из 150 г карбида кальция, содержащего 24% примесей? Объемная доля выхода ацетилена составляет 90%.

Решение:

1. Найдем массу чистого карбида кальция (CaC₂) в образце:
• Масса примесей = \( 150 \text{ г} \times 0.24 = 36 \text{ г} \)
• Масса чистого \( CaC_2 \) = \( 150 \text{ г} - 36 \text{ г} = 114 \text{ г} \)
2. Напишем уравнение реакции получения ацетилена из карбида кальция:
• \( CaC_2 + 2 H_2O → C_2H_2 ↑ + Ca(OH)_2 \)
3. Рассчитаем молярную массу \( CaC_2 \) и \( C_2H_2 \):
• \( M(CaC_2) = 40.08 + 2 \times 12.01 = 64.1 \text{ г/моль} \)
• \( M(C_2H_2) = 2 \times 12.01 + 2 \times 1.01 = 26.04 \text{ г/моль} \)
4. Найдем количество вещества чистого \( CaC_2 \):
• \( \nu(CaC_2) = \frac{m(CaC_2)}{M(CaC_2)} = \frac{114 \text{ г}}{64.1 \text{ г/моль}} ≈ 1.78 \text{ моль} \)
5. По уравнению реакции, из \( 1 \text{ моль} \) \( CaC_2 \) получается \( 1 \text{ моль} \) \( C_2H_2 \). Следовательно, теоретически можно получить:
• \( \nu(C_2H_2)_{\text{теор}} = \nu(CaC_2) ≈ 1.78 \text{ моль} \)
6. Рассчитаем теоретическую массу ацетилена:
• \( m(C_2H_2)_{\text{теор}} = \nu(C_2H_2)_{\text{теор}} \times M(C_2H_2) ≈ 1.78 \text{ моль} \times 26.04 \text{ г/моль} ≈ 46.35 \text{ г} \)
7. Учтем объемную долю выхода ацетилена (90%):
• \( m(C_2H_2)_{\text{практ}} = m(C_2H_2)_{\text{теор}} \times 0.90 ≈ 46.35 \text{ г} \times 0.90 ≈ 41.72 \text{ г} \)
8. Рассчитаем практическое количество вещества ацетилена:
• \( \nu(C_2H_2)_{\text{практ}} = \frac{m(C_2H_2)_{\text{практ}}}{M(C_2H_2)} = \frac{41.72 \text{ г}}{26.04 \text{ г/моль}} ≈ 1.60 \text{ моль} \)
9. Рассчитаем объем ацетилена при нормальных условиях (н.у.), используя молярный объем газов \( V_m = 22.4 \text{ л/моль} \):
• \( V(C_2H_2) = \nu(C_2H_2)_{\text{практ}} \times V_m ≈ 1.60 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} ≈ 35.84 \text{ л} \)

Ответ: Объем ацетилена составит приблизительно 35.84 л.