W wysokiej temperaturze (900–1000 °C) węglan wapnia ulega rozkładowi, którego przebieg opisuje równanie:
CaCO3 ⎯ogrzewanie→ CaO + CO2
Próbkę węglanu wapnia o masie 10,00 gramów prażono przez pewien czas w otwartym naczyniu. Po przerwaniu ogrzewania stwierdzono, że w naczyniu znajdowało się 6,04 grama substancji stałych.
Oblicz, jaki procent początkowej masy węglanu wapnia nie uległ rozkładowi.
Schemat punktowania
2 p. – za zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku w procentach.
Uwaga: Należy zwrócić uwagę na zależność wartości wyniku końcowego od ewentualnychmwcześniejszych zaokrągleń.
1 p. – za zastosowanie poprawnej metody, ale:
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego
lub
– niepodanie wyniku w procentach.
0 p. – za zastosowanie błędnej metody obliczenia lub brak rozwiązania.
Przykładowe rozwiązania
Rozwiązanie I
M CaCO3 = 100 g ∙ mol–1 M CaO = 56 g ∙ mol–1
Jeśli: m CaCO3 to masa węglanu wapnia, który uległ rozkładowi, a m CaO to masa tlenku wapnia który powstał, to z warunków zadania wynika zależność:
(10 g – m CaCO3 ) + m CaO = 6,04 g
m CaCO3 = 100 ∙ n CaCO3 oraz m CaO = 56 ∙ n CaO , zatem:
(10 – 100 ∙ n CaCO3 ) + 56 ∙ n CaO = 6,04
Ze stechiometrii reakcji wynika, że n CaCO3 = n CaO (z każdego mola rozłożonego węglanu wapnia powstaje 1 mol tlenku wapnia), zatem:
(10 – 100 ∙ n CaCO3 ) + 56 ∙ n CaCO3 = 6,04
Po rozwiązaniu:
n CaCO3 = 0,09 mola i po przeliczeniu na masę CaCO3, który uległ rozkładowi
m CaCO3 = 100 g ∙ mol–1 · 0,09 mol = 9 g
Masa węglanu wapnia, który nie uległ rozkładowi:
10 g – 9 g = 1 g
Obliczenie procentu masy węglanu wapnia, który nie uległ rozkładowi:
Rozwiązanie II
M CaCO3 = 100 g ∙ mol–1 M CO2 = 44 g ∙ mol–1
Jeśli: m CaCO3 to masa węglanu wapnia, który uległ rozkładowi, a m CO2 to masa tlenku węgla(IV) który powstał , to z warunków zadania wynika zależność:
m CO2 = 10 g – 6,04 g = 3,96 g
Masa węglanu wapnia, który nie uległ rozkładowi: 10 g – 9 g = 1 g
Obliczenie procentu masy węglanu wapnia, który nie uległ rozkładowi:
Rozwiązanie III
M CaCO3 = 100 g ∙ mol–1 M CaO = 56 g ∙ mol–1
n CaCO3 = 0,1 mola
x · 100 + (0,1 – x) · 56 = 6,04
100x + 5,6 – 56x = 6,04
x = 0,01 mola CaCO3 (nie uległo rozkładowi)
