Rezolvarea problemelor cu amestecuri de substanțe (ce interacţionează între ele)

Procesul tehnologic de producere a carbidului presupune calcinarea la 2500 ºC a unui amestec de calcar și cocs.

În urma calcinării a 110 kg de amestec de calcar și cocs s-a produs carbid cu o anumită puritate. Determinați puritatea carbidul obținut, știind că la tratarea cu apă în exces a întregii cantități de carbid obținută s-au degajat 14,336 m³ gaz (c.n.).

Se consideră că impuritățile din calcar sunt nevolatile și se regăsesc în totalitate în carbid.

Se dă: m (CaCO3+C) = 110 kg V(gaz) = 14,336 m3	Rezolvare:  CaCO3 + 5C → CaC2 + 3CO↑                    (reacția 1)     CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2↑            (reacția 2)
ω(CaC2) = ?

Carbidul conține carbura de calciu (CaC₂  sau acetilura de calciu) care la tratarea cu apă degajă acetilena -C₂H₂. 

1.     Calculăm cantitatea de acetilenă după formula: ν(gaz)_c.n. = V/V_m:

       ν(C₂H₂)_c.n. = 14,336 m³: 22,4 dm³/mol = 14336 dm³ : 22,4 dm³/mol ₌ 640 mol

2.     Determinăm cantitatea de carbură de calciu conform ecuației reacției 2:

   x                                         640 mol  

      CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂↑       

        1 mol                                    1 mol    

 conform ecuației reacției: x= ν(CaC₂) = ν(C₂H₂) = 640 mol.             

  

3.     Determinăm cantitatea de carbonat de calciu și cantitatea de carbon conform ecuației reacției 1:

  a               b       640 mol  

      CaCO₃  +  5C  →  CaC₂     + 3CO↑                      

           1 mol      5 mol   1mol        

conform ecuației reacției:    a = ν(CaCO₃) = ν(CaC₂) = 640 mol         

                                             b = ν(C) = 5ν(CaC₂) = 5·640 mol = 3200 mol    

    

4.      Determinăm masele de CaCO₃ și C pe baza formulei m = ν ·M

    M(CaCO₃) = 100 g/mol,      m(CaCO₃) = 640 mol· 100 g/mol = 64000 g = 64 kg                             

    M(C) = 12 g/mol,                 m(C) = 3200 mol· 12 g/mol = 38400 g = 38,4 kg

5.   Determinăm masa de impurități din amestecul reactant (cretă și cocs)

          m(CaCO₃) + m(C) = 64 kg + 38,4 kg = 102,4 kg 

        m(imp.) = 110 kg – 102,4 kg =7,6 kg 

6. Determinăm masa CaC₂  după formula m = ν ·M

         M(CaC₂) = 64 g/mol,                m(CaC₂) = 640 mol· 64 g/mol = 40960 g = 40,96 kg       

        

7.     Determinăm  masa carbidului (CaC₂ + impurități)

      m(carbid) = m(CaC₂) + m(imp.) = 40,96 kg + 38,4 kg = 87,96 kg

8.     Determinăm puritatea carbidului

     87,96 kg carbid ..................................100%

    40,96 kg CaC_{2      ................................................} ω(CaC₂)

      ω(CaC₂) = (40,96 kg·100%) : 87,96 kg = 46,57%

Răspuns: puritatea carbidului constituie 46,57%.