Variante de rezolvare
Este o problemă ce necesită: a) calcul stoechiometric, pe baza reacției dintre CaCO₃ și HCl, pentru a afla cantitatea (volumul) de CO₂ gaz produs în total; b)legile gazelor perfecte pentru a afla cantitatea de CO₂(număr de moli) ocupat de 2L utilizat la o ședință și măsurat în condiții diferite de cele normale. Aparatul Kipp se folosește în laboratorul de chimie, pentru obținerea gazelor. Avem o reacție cu efervescență.
Datele problemei sunt:
Reactanți Produși de reacție
CaCO₃ pur + 2HCl exces ⇒ CaCl₂ + CO₂↑ +H₂O
stoechiometria:
1mol CaCO₃............2molHCl..................1molCaO.....1molCO₂=22,4L (Vmolar)
Știm: Nu știm:
masa=500g.......................produce................n total moli=? sau Vt=?L (c.n.) CO₂
M CaCO₃=100g/mol c.n.=t=0⁰C și p=1atm, MCO₂=44g/mol
↓
O ședință consumă 2L CO₂ la t=20⁰C și p=1 atm
in totalul volumului total (Vt)de CO₂(c.n.) sau din
numărul total de moli de CO₂.
Varianta 1 Calcule
nr ședințe= n moli de CO₂ produs de 500 g de CaCO₃/ n moli de CO₂ din 2L gaz, t=0 grade C și p=1atm.
1) Calculăm numărul de moli (n) de CO₂ din 2L gaz, t,p cu relația pentru gazele perfecte:
p.V=n.R.T,
unde: p=1atm, T=20+273=293 grade K, R=0,082 atm.L /mol.K
1atm.2L=n.0,082 atm.L/mol.K .293 K
n=2/0,082.293 (mol)=0,083 moli de CO₂/ȘEDINȚĂ
2) calculăm numărul de moli total(nt) de CO₂ produs de 500 g de CaCO₃:
nmoli CaCO₃=m /M= 500g/100g/mol=5 moli
Din stoechiometria reacției, rezultă că:
5mol.....................................nt
CaCO₃ + 2HCl = CaCl2 +CO₂ +H₂O
1mol.....................................1mol
nt CO₂=5mol.1/1=5
3) Numărul de ședințe este:
nr. ședințe de utilizare CO₂=ntotal/n la o ședință=5moli/0,083moli=60
Varianta 2. Calcule
Fiindcă, în calculul stoechiometric se introduc mase de substanțe pure, volume de gaz măsurate în condiții normale de temperatură și presiune, mase moleculare și volumul molar ( 1mol gaz ocupă 22,4L la 1atm și 0 grade C), trebuie să calculăm volumul total de CO₂ produs de 500 g CaCO₃, apoi volumul ocupat în c.n. de 2L gaz (t=20 gradeC și p=1 atm), consumat la o ședință, apoi numărul de ședințe.
1) Volumul total de CO₂ produs este:
500g .....................................Vt(L)
CaCO₃ + 2 HCl = CaCl₂ + CO₂ + H₂O
100g/mol................................22,4L/mol
Vt(L)=500g.22,4L/100g/mol=112 L CO₂ (c.n.)
2) Volumul în condiții normale (V1) ocupat de 2L (V2), t2,p2:
V1.p1/T1= V2.p2/T2
V1.1atm/273K = 2L.1atm/293K
V1.293=2.273 (L), V1=1,86 L (c.n.)/ȘEDINȚĂ
3) Număr ședințe=?
Număr ședințe= Vt/V1 (L, măsurat în c.n.) =112/1,86L=60 aprox
R.60
