Вправа 274
Вам відомо, що вуглекислий газ взаємодіє з водою з утворенням карбонатної кислоти. Чому цей газ не зараховують до оксидів, які зумовлюють появу кислотних опадів? Бо масова частка вуглекислого газу у повітрі становить менше 0,1% та й карбонатна кислота є нестійкою і вже за звичайних умов розкладається на вуглекислий газ і воду:
H2CO3 = H2O + CO2↑
Вправа 275
Як ви вважаєте, чи спричиняють кислотні дощі руйнування мармуру, гіпсу, алебастру (основа останніх двох будівельних матеріалів — кальцій сульфат)? Звичайно, що спричиняють руйнування.
Відповідь аргументуйте. Кислоти, що випадають у вигляді кислотних дощів, реагують із солями кальцій карбонату і кальцій сульфату, перетворюючи їх на інші солі:
CaCO3 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + H2O + CO2↑
CaCO3 + H2SO4 = CaSO4↓ + H2O + CO2↑
CaSO4 + H2SO4 = Ca(HSO4)2
Вправа 276
Назвіть кілька сполук, які можуть взаємодіяти із сірчистим газом і використовуватися для очищення газових викидів від цього оксиду. Кальцій карбонат (вапняк CaCO3) i кальцій оксид (вапно CaO):
CaCO3 + SO2 = CaCO3↓ + СO2↑
CaO + SO2 = CaCO3↓
Вправа 277
Яку масу крейди потрібно взяти для нейтралізації 1 т промислових стічних вод, якщо масова частка в них сульфатної кислоти становить 0,49%?
Дано: m(cуміші)=1 т=1000 кг, ω(H2SO4)=0,49%
Знайти: m(CaCO3)-?
Розв'язування
І спосіб
1. Обчислюємо масу H2SO4 у суміші промислових стічних вод:
m(H2SO4)=m(суміші)•ω(H2SO4):100%=1000 кг•0,49%:100%=4,9 кг
2. Складаємо рівняння реакції:
4,9 кг х кг
H2SO4 + CaCO3 = CaSO4 + H2O + CO2↑
98 кг 100 кг
Над формулами сполук H2SO4 і CaCO3 записуємо знайдену масу кислоти (4,9 кг) і невідому масу крейди (х кг), а під формулами сполук - маси кількості речовини згідно з коефіцієнтами в хімічному рівнянні. Для цього обчислюємо молярні маси (M=Mrкг/кмоль) речовин й, відповідно, маси 1 кмоль H2SO4 і 1 кмоль CaCO3.
Mr(H2SO4)=2•Ar(H)+Ar(S)+4•Ar(O)=2•1+32+4•16=98
M(H2SO4)=98 кг/кмоль, маса 1 кмоль=98 кг
Mr(CaCO3)=Ar(Ca)+Ar(C)+3•Ar(O)=40+12+3•16=100
M(CaCO3)=100 кг/кмоль, маса 1 кмоль=100 кг
Складаємо пропорцію і розв'язуємо її:
за рівнянням реакції з 98 кг H2SO4 реагує 100 кг CaCO3,
за умовою задачі з 4,9 кг H2SO4 - x кг CaCO3
98 кг / 4,9 кг = 100 кг / х кг, звідси х кг • 98 кг = 4,9 кг • 100 кг
х = 4,9 кг • 100 кг : 98 кг
х = 5 кг
II спосіб
1. Обчислюємо масу H2SO4 у суміші промислових стічних вод:
m(H2SO4)=m(суміші)•ω(H2SO4):100%=1000 кг•0,49%:100%=4,9 кг
2. Обчислюємо кількість речовини H2SO4 масою 4,9 кг за формулою n=m/M, де
M=Mr кг/кмоль
Mr(H2SO4)=2•Ar(H)+Ar(S)+4•Ar(O)=2•1+32+4•16=98, M(H2SO4)=98 кг/кмоль
n(H2SO4)=m(H2SO4) : M(H2SO4)=4,9 кг : 98 кг/кмоль=0,05 кмоль
3. Складаємо рівняння реакції: H2SO4 + CaCO3=CaSO4 + H2O + CO2↑
За рівнянням реакції n(H2SO4):n(CaCO3)=1:1, кількість речовини однакова, тому
n(CaCO3)=n(H2SO4)=0,05 кмоль
4. Обчислюємо масу СаСО3 кількістю речовини 0,05 кмоль за формулою m=n•M
Mr(CaCO3)=Ar(Ca)+Ar(C)+3•Ar(O)=40+12+3•16=100, M(CaCO3)=100 кг/кмоль
m(CaCO3)=n(CaCO3)•M(CaCO3)=0,05 кмоль•100 кг/кмоль=5 кг
Відповідь: 5 кг
Вправа 278
У якому співвідношенні об'ємів необхідно змішувати кислий та лужний промислові стоки для їх повної взаємної нейтралізації, якщо масова частка хлороводню в одній рідині становить 0,73%, а масова частка натрій гідроксиду в іншій — 0,16%? Припустіть, що густина обох рідин така сама, що й води.
Дано: ω(HCl)=0,73%, ω(NaOH)=0,16%, ρ=ρ(H2O)=1 г/мл
Знайти: V(HCl):V(NaOH)-?
Розв'язування
Припустимо, що маси стоків однакові і дорівнюють 100 г, тобто
m(суміш HCl)=m(суміш NaOH)=100 г
1. Обчислюємо маси кислоти і лугу у сумішах стоків масою 100 г.
m(HCl)=m(суміші HCl)•ω(HCl):100%=100 г•0,73%:100%=0,73 г
m(NaOH)=m(суміші NaOH)•ω(NaOH):100%=100 г•0,16%:100%=0,16 г
2. Обчислюємо об'єми HCl масою 0,73 г і NaOH масою 0,16 г за формулою V=m/ρ
m(HCl)=m(HCl):ρ=0,73 г:1 г/мл=0,73 мл
m(NaOH)=m(NaOH):ρ=0,16 г:1 г/мл=0,16 мл
3. Обчислюємо співвідношення об'ємів HCl i NaOH:
V(HCl):V(NaOH)=0,73:0,16=73:16=4,56:1=5:1
Відповідь: V(кисл.):V(лужн.)=5:1