فيديو السؤال: حساب كتلة كربونات الكالسيوم اللازمة لإنتاج كتلة معطاة من أكسيد الكالسيوم الكيمياء

نسخة الفيديو النصية

يمكن إنتاج أكسيد الكالسيوم بواسطة التحلل الحراري لكربونات الكالسيوم وفقًا للمعادلة الآتية. يتفاعل ‪CaCO3‬‏ لتكوين ‪CaO‬‏ زائد ‪CO2‬‏. ما أقل كمية لازمة من كربونات الكالسيوم لإنتاج 1.12 جرام من أكسيد الكالسيوم؟ الكتلة المولية للكالسيوم تساوي 40 جرامًا لكل مول، وللكربون 12 جرامًا لكل مول، وللأكسجين 16 جرامًا لكل مول.

في هذا السؤال، مطلوب منا تحديد الكمية بالجرامات من مادة معينة في تفاعل بمعلومية الكمية بالجرامات من مادة ثانية في نفس التفاعل. حسنًا، لحل هذه المسألة، علينا معرفة العلاقة بين كربونات الكالسيوم وأكسيد الكالسيوم بالاستعانة بالمعادلة الكيميائية المعطاة. لكن علينا في البداية التأكد من أن المعادلة الكيميائية موزونة. لذا، دعونا نعد ذرات كل نوع لدينا في كلا طرفي المعادلة.

في طرف المتفاعلات، لدينا ذرة كالسيوم واحدة. وفي طرف النواتج، لدينا أيضًا ذرة كالسيوم واحدة. في طرف المتفاعلات، لدينا ذرة كربون واحدة. وفي طرف النواتج، لدينا أيضًا ذرة كربون واحدة. وأخيرًا، لدينا في طرف المتفاعلات ثلاث ذرات أكسجين. وفي طرف النواتج، لدينا ذرة أكسجين واحدة في ‪CaO‬‏ زائد ذرتي أكسجين في ‪CO2‬‏؛ أي لدينا ثلاث ذرات أكسجين إجمالًا في طرف النواتج. وبذلك، نكون قد تأكدنا من أن هذه المعادلة الكيميائية موزونة بالفعل.

علمنا من السؤال أن أكسيد الكالسيوم قد نتج، وكتلته تساوي 1.12 جرام. والصيغة الكيميائية لأكسيد الكالسيوم هي ‪CaO‬‏. لذا، دعونا نكتب هذه الكتلة أسفلها. لحل هذه المسألة، علينا تحديد كمية كربونات الكالسيوم اللازمة. والصيغة الكيميائية لكربونات الكالسيوم هي ‪CaCO3‬‏. حسنًا، توجد ثلاث خطوات أساسية لحل المسألة. في البداية، علينا تحويل 1.12 جرام من أكسيد الكالسيوم إلى مولات. بعد ذلك، سنستخدم النسبة المولية لإيجاد عدد مولات ‪CaCO3‬‏ التي تفاعلت. وسنحول بعد ذلك عدد مولات ‪CaCO3‬‏ إلى جرامات. لتحويل 1.12 جرام من ‪CaO‬‏ إلى مولات، سنستخدم المعادلة الآتية. في هذه المعادلة، ‪𝑛‬‏ هو عدد المولات، وحرف ‪𝑚‬‏ الصغير هو الكتلة بالجرام، وحرف ‪𝑀‬‏ الكبير هو الكتلة المولية بالجرام لكل مول.

يمكن حساب الكتلة المولية لأكسيد الكالسيوم بجمع متوسط الكتلة المولية للذرات التي تكون وحدة صيغة واحدة. تحتوي وحدة صيغة أكسيد الكالسيوم على ذرة كالسيوم واحدة، ومتوسط الكتلة المولية لها يساوي 40 جرامًا لكل مول؛ وذرة أكسجين واحدة متوسط الكتلة المولية لها يساوي 16 جرامًا لكل مول. وبجمع هاتين الكتلتين، نحصل على كتلة مولية تساوي 56 جرامًا لكل مول لأكسيد الكالسيوم. سنعوض الآن بـ 1.12 جرام من ‪CaO‬‏ وبالكتلة المولية التي تساوي 56 جرامًا لكل مول في المعادلة، ثم نقسم. هذا يعطينا 0.02 مول من ‪CaO‬‏. في المعادلة الكيميائية الموزونة، تمثل المعاملات التكافئية التي توجد أمام الصيغ الكيميائية عدد المولات اللازمة من كل نوع لحدوث تفاعل تام.

في المعادلة المعطاة، لا توجد معاملات، وهذا يعني أنه يلزم مول واحد من كل مادة لحدوث تفاعل تام. بعبارة أخرى، إننا نحتاج إلى مول واحد من كربونات الكالسيوم لإنتاج مول واحد من أكسيد الكالسيوم. وسنكتب هذه النسبة المولية في صورة كسر حتى نتمكن من استخدامها باعتبارها معامل تحويل. سنكتب مولًا واحدًا من ‪CaCO3‬‏ في البسط؛ وذلك لأن الوحدة المطلوبة في الخطوة الثانية هي مولات ‪CaCO3‬‏. بعد ذلك، يمكننا ضرب الناتج الذي حصلنا عليه من الخطوة الأولى، وهو 0.02 مول من ‪CaO‬‏، في النسبة المولية. وعليه، تحذف الوحدتان مول من ‪CaO‬‏ معًا. ونجد أن الإجابة هي 0.02 مول من ‪CaCO3‬‏. نحن الآن جاهزون لإكمال الخطوة الأخيرة؛ وهي تحويل الإجابة التي توصلنا إليها إلى جرامات من ‪CaCO3‬‏.

لإيجاد كمية ‪CaCO3‬‏ بالجرامات، علينا ضرب عدد المولات في الكتلة المولية لـ ‪CaCO3‬‏. تحتوي وحدة الصيغة الواحدة لكربونات الكالسيوم على ذرة كالسيوم واحدة، وذرة كربون واحدة، وثلاث ذرات أكسجين. متوسط الكتلة المولية لذرة الكالسيوم الواحدة يساوي 40 جرامًا لكل مول، وذرة الكربون الواحدة لها متوسط كتلة مولية يساوي 12 جرامًا لكل مول. ولكل ذرة أكسجين يكون متوسط الكتلة المولية 16 جرامًا لكل مول، وهذا يعني أن الكتلة المجمعة لثلاث ذرات أكسجين تساوي 48 جرامًا لكل مول. وبجمع هذه الكتل معًا، نجد أن الكتلة المولية لكربونات الكالسيوم تساوي 100 جرام لكل مول. يمكننا الآن التعويض بعدد مولات ‪CaCO3‬‏ والكتلة المولية لـ ‪CaCO3‬‏ في المعادلة. بإجراء عملية الضرب، نحصل على الناتج جرامين من ‪CaCO3‬‏.

مرة أخرى، ما أقل كمية لازمة من كربونات الكالسيوم لإنتاج 1.12 جرام من أكسيد الكالسيوم؟ والإجابة هي جرامان.