Массовая доля углерода в газовой смеси, состоящей из углекислого и угарного газов, равна 0,36. Чему равна при н. у. молярная концентрация угарного газа в смеси и относительная плотность этой газовой смеси по воздуху?
от

1 Ответ

Дано:
- Массовая доля углерода в газовой смеси (ω_C) = 0,36
- Молярная масса углекислого газа (CO2) = 44 г/моль
- Молярная масса угарного газа (CO) = 28 г/моль
- Молярная масса воздуха (обычно принимается как 29 г/моль)

Найти:
- Молярная концентрация угарного газа (C_CO) в смеси при нормальных условиях.
- Относительная плотность газовой смеси по воздуху.

Решение:

1. Пусть масса газовой смеси равна 100 г. Тогда массовая доля углерода в этой смеси составляет 36 г (0,36 * 100 г).

2. Рассчитаем массу углекислого и угарного газов в смеси. Обозначим массу углекислого газа как m_CO2 и массу угарного газа как m_CO:
   m_CO + m_CO2 = 100 г
   m_C = 12 г/моль (углерод в угарном газе) + 12 г/моль (углерод в углекислом газе).

3. Поскольку каждый моль углекислого газа содержит один атом углерода, а угарный газ также содержит один атом углерода, мы можем записать уравнение для массы углерода:
   12n_CO + 12n_CO2 = 36 г,
   где n_CO - количество молей угарного газа, n_CO2 - количество молей углекислого газа.

4. Соотношение между массами:
   m_CO2 = n_CO2 * 44,
   m_CO = n_CO * 28.

5. Подставляем это в уравнение для общей массы:
   n_CO * 28 + n_CO2 * 44 = 100 г.

6. У нас есть две переменные (n_CO и n_CO2) и два уравнения. Теперь выразим одно из уравнений через другое.
  
7. Из первого уравнения:
   12n_CO + 12n_CO2 = 36
   n_CO + n_CO2 = 3.

8. Подставим n_CO2 = 3 - n_CO во второе уравнение:
   n_CO * 28 + (3 - n_CO) * 44 = 100
   28n_CO + 132 - 44n_CO = 100
   -16n_CO + 132 = 100
   -16n_CO = 100 - 132
   -16n_CO = -32
   n_CO = 2.

9. Теперь найдем n_CO2:
   n_CO2 = 3 - n_CO = 3 - 2 = 1.

10. Найдем молярную концентрацию угарного газа:
    C_CO = n_CO / V,
    где V = 22,4 л (объем одного моля газа при н. у.):
    C_CO = 2 моль / 22,4 л ≈ 0,0893 моль/л.

11. Теперь рассчитаем относительную плотность газовой смеси по воздуху. Для этого определим среднюю молярную массу смеси:
    M_смешанной = (n_CO * 28 + n_CO2 * 44) / (n_CO + n_CO2)
    M_смешанной = (2 * 28 + 1 * 44) / (2 + 1) = (56 + 44) / 3 = 100 / 3 ≈ 33,33 г/моль.

12. Относительная плотность по воздуху:
    P_relative = M_смешанной / M_воздуха = 33,33 / 29 ≈ 1,15.

Ответ:
Молярная концентрация угарного газа в смеси при нормальных условиях составляет примерно 0,0893 моль/л. Относительная плотность газовой смеси по воздуху составляет примерно 1,15.
от