Phản ứng nung đá vôi (calcium carbonate) sẽ tạo ra khí carbon dioxide (CO₂) và vôi sống (calcium oxide, CaO) theo phương trình hóa học sau:

$CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2$

- Khối lượng của calcium carbonate (CaCO₃) là 10 g.
- Hiệu suất phản ứng là 80%, tức là chỉ có 80% lượng CaCO₃ tham gia phản ứng thành CaO.

Công thức tính số mol là:

$n = \frac{m}{M}$

Trong đó:
- $n$ là số mol,
- $m$ là khối lượng,
- $M$ là khối lượng mol của CaCO₃.

Khối lượng mol của CaCO₃ là $M_{CaCO_3} = 100 \, \text{g/mol}$.

Số mol của CaCO₃ là:

$n_{CaCO_3} = \frac{10}{100} = 0,1 \, \text{mol}$

Vì trong phản ứng, mỗi mol CaCO₃ tạo ra 1 mol CaO, nên số mol của CaO thu được cũng là 0,1 mol. Tuy nhiên, vì hiệu suất phản ứng là 80%, nên số mol CaO thực tế sẽ chỉ chiếm 80%:

$n_{CaO} = 0,1 \times 0,8 = 0,08 \, \text{mol}$

Khối lượng của CaO thu được được tính bằng công thức:

$m_{CaO} = n_{CaO} \times M_{CaO}$

Khối lượng mol của CaO là $M_{CaO} = 56 \, \text{g/mol}$. Do đó:

$m_{CaO} = 0,08 \times 56 = 4,48 \, \text{g}$

Khối lượng vôi sống (CaO) thu được là 4,48 g.

Để xác định giá trị của m, chúng ta cần viết phương trình hóa học cho phản ứng giữa calcium carbonate và nước:

CaCO3 + H2O → Ca(OH)2 + CO2

Từ phương trình trên, chúng ta thấy rằng một mole calcium carbonate (CaCO3) sẽ tạo ra một mole vôi sống (Ca(OH)2).

Mô hình cân bằng cho phản ứng trên là:

CaCO3(s) <=> Ca2+(aq) + CO32-(aq)

Lưu ý rằng phản ứng cân bằng và không có phản ứng.

Phản ứng giữa calcium carbonate và nước được miêu tả như sau:

CaCO3(s) + H2O(l) -> Ca(OH)2(aq) + CO2(g)

Ta biết rằng nồng độ ban đầu của đá vôi (CaCO3) là 10 gam/mol. Để xác định nồng độ của vôi sống (Ca(OH)2) tạo ra, ta cần tính toán hiệu suất phản ứng.

Hiệu suất phản ứng là 80%, nghĩa là 80% của 10 gam calcium carbonate đã phản ứng. Vậy nồng độ vôi sống (Ca(OH)2) tạo ra cũng là 80% của 10 gam.

Ta viết phương trình hóa học để cân bằng phản ứng:

CaCO3 + H2O → Ca(OH)2 + CO2

Từ phương trình trên, ta thấy rằng một mole calcium carbonate (CaCO3) sẽ tạo ra một mole vôi sống (Ca(OH)2) và một mole khí carbon dioxide (CO2).

Mặt khác, 1 mol Ca(OH)2 có khối lượng là (40 + 4 + 2 x 16 + 16 = 74) g/mol.

Giả thiết rằng nồng độ ban đầu của đá vôi (CaCO3) là 10 gram/mol. Để tính số mol Ca(OH)2 sau phản ứng ta cần biết hiệu suất phản ứng.

Hiệu suất phản ứng là 80/100 = 0,8, vậy 10 gram CaCO3 có 8g phản ứng (m = 40 + 2x16 = 72 g/mol) và 2g CaCO3 không phản ứng.

Vậy m = 8 g Ca(OH)2 / molar mass Ca(OH)2 = 8g / 74 g/mol = 0,108 mol.