Question

500g de CaCO3 de puritate 80% se descompun termic cu randament de 70%. Sa se calculeze ce masa de H2O trebuie folosita peste amestecul solid astfel incat sa rezulte o solutie de concentratie procentuala masică de 2%?

Answer 1

500 g x 80% = 400 g CaCO3

Masa CaCO3 = 40 + 12 + 16 x 3 = 100g

Deci avem: 400 / 100 = 4 moli CaCO3

Reactia de descompunere termica:

4CaCO3 -> 4CaO + 4CO2

Dar randamentul reactiei este de doar 70%. De vreme ce CO2 se disperseaza in aer, ramane amestecul solid CaO = 4 x 70% = 2.8 moli

Masa CaO = 40 + 16 = 56 g

56 x 2.8 moli = 156.8 g

In sfarsit, aplicam regula de 3 simpla:

2%.....156.8g

100%.....x

x = 7840 g

Deci apa va avea o masa de: 7840 - 156.8 = 7683.2

Answer 2

Ecuația reacției de descompunere a CaCO₃ (carbonat de calciu):

     CaCO₃   →   CaO  +  CO₂↑

Se dau:

m(CaCO₃) = 500g, P = 80%

η = 70%

C(sol.) = 2%

Se cere:

m(H₂O) nec. = ?

REZOLVARE:

- din relația purității, se va determina masa de CaCO₃ pur:

$P=\frac{m_p}{m_{imp}}\cdot100\implies m_p=\frac{P\ \cdot\ m_{imp}}{100}=\frac{80\ \cdot\ 500}{100}=400\ g\ CaCO_3$

- cantitatea de 400g CaCO₃ reprezintă masa teoretică de substanță supusă descompunerii (teoretic, cât ar trebui să se descompună)

- randamentul de 70% indică faptul că nu toată cantitatea de CaCO₃ a fost descompusă ⇒ există pierderi.

- din relația randamentului, se va determina masa practică de CaCO₃ descompus:

$\rho=\frac{C_p}{C_t}\cdot100\implies C_p=\frac{C_t\ \cdot\ \rho}{100}=\frac{400\ \cdot\ 70}{100}=280\ g\ CaCO_3$

- practic, din 400g supuse descompunerii, s-au descompus doar 280g CaCO₃ (asta semnifică randamentul de 70%).

- se cere masa de apă necesară pentru a obține o soluție 2%, însă pentru a determina această cantitate trebuie mai întâi să se cunoască masa soluției obținute.

- masa soluției se determină din relația concentrației procentuale, știind că masa de subst. dizolvată este masa CaO obținut la descompunere (CO₂ se degajă), iar concentrația soluției este C=2%

- masa de CaO obținut se poate determina direct de pe ecuația reacției:

   280g                 x

  CaCO₃     →     CaO    +    CO₂↑

100g/mol        56 g/mol

     ⇒ x = 156.8 g CaO

$C=\frac{m_d}{m_s}\cdot100\implies m_s=\frac{m_d\cdot100}{C}=\frac{156.8\ \cdot\ 100}{2}=7840\ g=7.84\ kg\ sol.$

- masa de apă din soluția obținută se determină astfel:

ms = md + m apă ⇒ m apă = ms - md = 7840g - 156.8 = 7683.2g = 7.68 kg