4. Задача. До кальцію масою 24 г додали надлишок бромідної кислоти. Обчисліть та вкажіть кількість речовини та об'ем (н.у.)
Ответы
Для розв'язання цієї задачі необхідно знати молярну масу кальцію і формулу бромідної кислоти.
Молярна маса кальцію (Ca) дорівнює 40.08 г/моль, тому кількість речовини кальцію в 24 г можна обчислити наступним чином:
n(Ca) = m/M = 24 г / 40.08 г/моль = 0.599 моль
Якщо до цієї кількості кальцію було додано надлишок бромідної кислоти, то ми не можемо точно обчислити кількість бромідної кислоти, що була додана. Однак, ми можемо обчислити кількість продукту реакції між кальцієм і бромідною кислотою. Цей продукт - це кальцій бромід (CaBr₂), який утворюється за наступною реакцією:
Ca + 2HBr → CaBr₂ + H₂
Оскільки кальцій і бромідна кислота реагують у стехіометричному співвідношенні 1 до 2, ми можемо припустити, що внаслідок реакції утворилась така ж кількість молей бромідної кислоти, як і кальцію, тобто 0.599 моль.
Тепер, щоб обчислити об'єм (н.у.) отриманого кальцію броміду, ми можемо скористатися формулою газового закону ідеального газу:
V = nRT/P
де V - об'єм, n - кількість речовини, R - універсальна газова стала (0.0821 л·атм/(моль·К)), T - температура в Кельвінах, P - тиск в атмосферах.
Оскільки ми не знаємо тиску і температури, ми можемо застосувати стандартні умови (н.у.), де тиск дорівнює 1 атмосфері, а температура 273 Кельвіна.
Тоді, об'єм кальцію броміду буде:
V = nRT/P = (0.599 моль)·(0.0821 л·атм/(моль·К))·(273 К) / (1 атм) = 15.2 л (н.у.)
Отже, ми отримали, що в результаті реакції кальцію з надлишком бромідної кислоти утворився кальцій бромід об'ємом 15.2 л (н.у.).