дано:
исходная газовая смесь состоит из угарного газа (CO) и углекислого газа (CO2).
объем исходной газовой смеси уменьшился в два раза после пропускания через избыток раствора щёлочи.
найти:
массовую долю угарного газа в исходной газовой смеси.
в процессе пропускания через щелочной раствор происходит следующее:
1. Угарный газ реагирует с раствором щёлочи и поглощается:
CO + NaOH → Na2CO3 + H2O
2. Углекислый газ также реагирует с раствором щёлочи:
CO2 + NaOH → NaHCO3
из условия задачи известно, что объем исходной газовой смеси уменьшился в два раза, что означает, что половина первоначального объема газа была поглощена.
обозначим:
n(CO) – количество моль угарного газа в исходной смеси.
n(CO2) – количество моль углекислого газа в исходной смеси.
поскольку угарный газ полностью поглощается, а углекислый газ частично остаётся в смеси, то можно записать уравнение для изменения объема газов:
V(исходная) = V(CO) + V(CO2)
V(остаточная) = V(CO2) - V(поглощенный CO) = V(CO2) - V(CO)
по условию задачи:
V(остаточная) = 0,5 * V(исходная)
подставляя выражения, получаем:
V(CO2) - V(CO) = 0,5 * (V(CO) + V(CO2))
Сократим V(CO2):
V(CO2) - V(CO) = 0,5 * V(CO) + 0,5 * V(CO2)
переносим все члены с V(CO2) на одну сторону:
V(CO2) - 0,5 * V(CO2) = V(CO) + 0,5 * V(CO)
0,5 * V(CO2) = 1,5 * V(CO)
Теперь можем выразить соотношение:
V(CO2) / V(CO) = 3
это значит, что на каждую часть угарного газа приходится три части углекислого газа. Таким образом, общее количество частей газа будет 4 (1 часть CO + 3 части CO2).
массовая доля угарного газа определяется по формуле:
w(CO) = m(CO) / (m(CO) + m(CO2))
масса CO = n(CO) * M(CO) = 1 * 28 г/моль = 28 г
масса CO2 = n(CO2) * M(CO2) = 3 * 44 г/моль = 132 г
тогда:
m(CO) = 28 г
m(CO2) = 132 г
общая масса смеси:
m(смеси) = m(CO) + m(CO2) = 28 г + 132 г = 160 г
массовая доля угарного газа:
w(CO) = m(CO) / m(смеси) = 28 г / 160 г = 0,175
ответ:
массовая доля угарного газа в исходной газовой смеси составляет 0,175 или 17,5%.