Химия. Евгений Базаров и Аркадий Кирсанов решили провести эксперимент. В университетской лаборатории Евгений Базаров и Аркадий Кирсанов решили провести эксперимент, который позволит получить ацетиленид. Евгений составил уравнения реакций, так как знал, что при взаимодействии карбида кальция массой 54 г с водой образуются вещества, среди которых есть непредельный углеводород, который при взаимодействии с аммиачным раствором оксида серебра даст осадок массой 180 г. Рассчитайте массовую долю (%) содержания элемента углерода в ацетилениде. Рассчитайте массовую долю (%) содержания примесей в карбиде кальция. Ответ округлите до сотых.
Для решения задачи начнем с уравнения реакции карбида кальция CaC2CaC2CaC2 с водой.
Уравнение реакции:
CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2
CaC_2 + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + C_2H_2 CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2
При данной реакции образуется ацетилен C2H2C2H2C2H2.
Реакция с аммиачным раствором оксида серебра:
Следующий шаг — это реакция ацетилена с аммиачным раствором оксида серебра Ag2OAg2OAg2O. В результате этой реакции происходит образование осадка: C2H2+2Ag+→[C2H2Ag2]++2H+
C_2H_2 + 2Ag^+ \rightarrow [C_2H_2Ag_2]+ + 2H^+ C2H2+2Ag+→[C2H2Ag2]++2H+
Масса полученного осадка составляет 180 г.
Определим количество серебра в осадке:
Молярная масса серебра AgAgAg: MAg=107.87 г/моль
M_{Ag} = 107.87 \text{ г/моль} MAg=107.87г/моль
Поскольку в осадке 2 атома серебра на каждый молекулу ацетилена, то: MAg2=2×107.87≈215.74 г/моль
M_{Ag_2} = 2 \times 107.87 \approx 215.74 \text{ г/моль} MAg2=2×107.87≈215.74г/моль
Поскольку на один моль ацетилена требуется 2 моля серебра: nC2H<em>2=n</em>Ag2≈0.417 моль
n_{C_2H<em>2} = n</em>{Ag_2} \approx 0.417 \text{ моль} nC2H<em>2=n</em>Ag2≈0.417моль
Массовая доля углерода в ацетилениде:
Теперь найдем массовую долю углерода в ацетилениде:
В ацетилене C2H2 два атома углерода, следовательно, 2 × 12 г = 24 г углерода в 26 г вещества.
Массовая доля примесей в карбиде кальция:
Мы знаем, что в реакции 54 г карбида кальция приводит к образованию 21.94 г ацетилена, и предполагаем, что вся оставшаяся масса — это примеси.
Для решения задачи начнем с уравнения реакции карбида кальция CaC2CaC2CaC2 с водой.
Уравнение реакции: CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2 CaC_2 + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + C_2H_2
CaC2 +2H2 O→Ca(OH)2 +C2 H2 При данной реакции образуется ацетилен C2H2C2H2C2H2.
Молярная масса ацетилена C2H2C2H2C2H2:
Углерод CCC: 12 г/мольВодород HHH: 1 г/мольMC2H2=2×12+2×1=24+2=26 г/моль M_{C_2H_2} = 2 \times 12 + 2 \times 1 = 24 + 2 = 26 \text{ г/моль}
MC2 H2 =2×12+2×1=24+2=26 г/моль
Определим количество реагента: MCaC2=40(Ca)+2×12(C)=40+24=64 г/моль M_{CaC_2} = 40 (Ca) + 2 \times 12 (C) = 40 + 24 = 64 \text{ г/моль}
MCaC2 =40(Ca)+2×12(C)=40+24=64 г/моль Молярная масса карбида кальция — 64 г/моль.
Количество карбида кальция nnn в реакции:
nCaC2=54 г64 г/моль=0.84375 моль n_{CaC_2} = \frac{54 \text{ г}}{64 \text{ г/моль}} = 0.84375 \text{ моль}
nCaC2 =64 г/моль54 г =0.84375 моль
Определим количество образованного ацетилена: За каждую молекулу карбида кальция образуется 1 молекула ацетилена:
nC2H<em>2=n</em>CaC2=0.84375 моль n_{C_2H<em>2} = n</em>{CaC_2} = 0.84375 \text{ моль}
nC2 H<em>2 =n</em>CaC2 =0.84375 моль
Масса образованного ацетилена:
mC2H<em>2=n</em>C2H<em>2×M</em>C2H2=0.84375 моль×26 г/моль=21.9375 г m_{C_2H<em>2} = n</em>{C_2H<em>2} \times M</em>{C_2H_2} = 0.84375 \text{ моль} \times 26 \text{ г/моль} = 21.9375 \text{ г}
mC2 H<em>2 =n</em>C2 H<em>2×M</em>C2 H2 =0.84375 моль×26 г/моль=21.9375 г
Реакция с аммиачным раствором оксида серебра: Следующий шаг — это реакция ацетилена с аммиачным раствором оксида серебра Ag2OAg2OAg2O. В результате этой реакции происходит образование осадка:
C2H2+2Ag+→[C2H2Ag2]++2H+ C_2H_2 + 2Ag^+ \rightarrow [C_2H_2Ag_2]+ + 2H^+
C2 H2 +2Ag+→[C2 H2 Ag2 ]++2H+ Масса полученного осадка составляет 180 г.
Определим количество серебра в осадке: Молярная масса серебра AgAgAg:
MAg=107.87 г/моль M_{Ag} = 107.87 \text{ г/моль}
MAg =107.87 г/моль
Поскольку в осадке 2 атома серебра на каждый молекулу ацетилена, то:
MAg2=2×107.87≈215.74 г/моль M_{Ag_2} = 2 \times 107.87 \approx 215.74 \text{ г/моль}
MAg2 =2×107.87≈215.74 г/моль
Количество осадка:
nAg2=180 г215.74 г/моль≈0.834 моль n_{Ag_2} = \frac{180 \text{ г}}{215.74 \text{ г/моль}} \approx 0.834 \text{ моль}
nAg2 =215.74 г/моль180 г ≈0.834 моль
Поскольку на один моль ацетилена требуется 2 моля серебра:
nC2H<em>2=n</em>Ag2≈0.417 моль n_{C_2H<em>2} = n</em>{Ag_2} \approx 0.417 \text{ моль}
nC2 H<em>2 =n</em>Ag2 ≈0.417 моль
Массовая доля углерода в ацетилениде: Теперь найдем массовую долю углерода в ацетилениде:
В ацетилене C2H2 два атома углерода, следовательно, 2 × 12 г = 24 г углерода в 26 г вещества.Массовая доля углерода:
WC=m<em>Cm</em>C2H2×100%=24 г26 г×100%≈92.31% W_C = \frac{m<em>C}{m</em>{C_2H_2}} \times 100\% = \frac{24 \text{ г}}{26 \text{ г}} \times 100\% \approx 92.31\%
WC =m</em>C2 H2 m<em>C ×100%=26 г24 г ×100%≈92.31%
Массовая доля примесей в карбиде кальция: Мы знаем, что в реакции 54 г карбида кальция приводит к образованию 21.94 г ацетилена, и предполагаем, что вся оставшаяся масса — это примеси.
Рассчитаем массу примесей:
m<em>примеси=m</em>CaC<em>2−m</em>C2H2=54 г−21.94 г=32.06 г m<em>{\text{примеси}} = m</em>{CaC<em>2} - m</em>{C_2H_2} = 54 \text{ г} - 21.94 \text{ г} = 32.06 \text{ г}
m<em>примеси=m</em>CaC<em>2−m</em>C2 H2 =54 г−21.94 г=32.06 г
Массовая доля примесей:
W<em>примеси=m</em>примесиmCaC2×100%=32.0654×100≈59.18% W<em>{\text{примеси}} = \frac{m</em>{\text{примеси}}}{m_{CaC_2}} \times 100\% = \frac{32.06}{54} \times 100 \approx 59.18\%
W<em>примеси=mCaC2 m</em>примеси ×100%=5432.06 ×100≈59.18%
Ответ:
Массовая доля углерода в ацетилениде: 92.31%Массовая доля примесей в карбиде кальция: 59.18%