дано:
масса газовой смеси m(смеси) = 14,0 г
уменьшение объема смеси V(уменьшение) = 1,120 дм3
найти:
массовую долю углекислого газа в исходной газовой смеси w(CO2).
в процессе пропускания газовой смеси через раствор гидроксида кальция (Ca(OH)2) происходит реакция с углекислым газом (CO2):
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
из уравнения видно, что один моль CO2 реагирует с одним моль Ca(OH)2 и образует один моль CaCO3. Таким образом, на каждую молекулу CO2 расходуется одна молекула газа.
по закону Бойля-Мариотта, мы можем использовать объем газа для расчета количества молей. При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л (или 0,0224 м3).
объем, который уменьшился при реакции:
V(уменьшение) = 1,120 дм3 = 1,120 * 10^-3 м3
количество моль углекислого газа:
n(CO2) = V(уменьшение) / V(моль)
где V(моль) = 0,0224 м3/моль
n(CO2) = 1,120 * 10^-3 / 0,0224 = 0,0500 моль
теперь рассчитаем массу углекислого газа:
масса CO2 = n(CO2) * M(CO2), где M(CO2) = 44 г/моль
масса CO2 = 0,0500 * 44 = 2,20 г
поскольку смесь состоит из кислорода (O2), водорода (H2) и углекислого газа (CO2), то мы можем выразить массу кислорода и водорода:
m(O2) + m(H2) + m(CO2) = m(смеси)
подставляем известные значения:
m(O2) + m(H2) + 2,20 = 14,0 г
отсюда:
m(O2) + m(H2) = 14,0 - 2,20 = 11,80 г
массовая доля углекислого газа определяется по формуле:
w(CO2) = m(CO2) / m(смеси)
подставляем значения:
w(CO2) = 2,20 / 14,0 = 0,1571
ответ:
массовая доля углекислого газа в исходной газовой смеси составляет 0,1571 или 15,71%.