Để giải bài toán này, ta cần sử dụng phương pháp phản ứng hóa học của quá trình đốt cháy canxi trong không khí:
2Ca + O2 -> 2CaO
Trong đó, 2 mol canxi kết hợp với 1 mol ôxi để tạo thành 2 mol canxi oxit. Xác định khối lượng canxi cần thiết dựa trên thể tích của không khí và sử dụng tỷ lệ mol giữa canxi và canxi oxit để tính toán khối lượng canxi tạo ra và khối lượng canxi oxit tạo thành.
a) Tính toán khối lượng canxi tham gia phản ứng:
Trước tiên, tính năng không thể tích không khí cần được sử dụng để đốt cháy canxi:
Thể tích không khí = 11,2 L ôxi * (1 - 20%) = 8,96 L khí
Lưu ý rằng ôxi chiếm 20% thể tích không khí, tức là có 80% khí là các thành phần khác trong không khí (ví dụ như N2).
Tiếp theo, ta tính số mol khí cần sử dụng để phản ứng theo áp dụng định luật Avogadro:
n(O2) = V(O2)/V(mol) = 8,96/22,4 = 0,4 mol
Do phương trình phản ứng cho biết 2 mol canxi cần phản ứng với 1 mol ôxi, vậy số mol canxi cần thiết là:
n(Ca) = 0,4/2 = 0,2 mol
Khối lượng canxi cần cho phản ứng là:
m(Ca) = n(Ca) * M(Ca) = 0,2 * 40 = 8 g
Vì vậy để đốt cháy hoàn toàn 8 g canxi cần sử dụng 11,2 L không khí (biết ôxi chiếm 20% thể tích).
b) Tính toán khối lượng canxi oxit tạo thành:
Để tính khối lượng canxi oxit tạo thành, ta sử dụng tỉ lệ mol của canxi oxit và canxi trong phương trình phản ứng:
n(CaO) = n(Ca) = 0,2 mol
Khối lượng canxi oxit tạo thành là:
m(CaO) = n(CaO) * M(CaO) = 0,2 * 56 = 11,2 g
Vì vậy khối lượng canxi oxit tạo thành là 11,2 g.
Ta có: \(V_{O_2}=11,2.20\%=2,24\left(l\right)\Rightarrow n_{O_2}=\dfrac{2,24}{22,4}=0,1\left(mol\right)\)
PT: \(2Ca+O_2\underrightarrow{t^o}2CaO\)
_____0,2___0,1____0,2 (mol)
a, \(m_{Ca}=0,2.40=8\left(g\right)\)
b, \(m_{CaO}=0,2.56=11,2\left(g\right)\)
