Дано:
- Объем сосуда V = 6,72 дм3 = 6,72 * 10^(-3) м3.
- Масса углерода m_C = 4,80 г = 0,0048 кг.
- Молярная масса углерода (C) M_C ≈ 12,01 г/моль.
- Реакция сгорания углерода: C + O2 → CO2.
Найти:
- Молярную концентрацию углекислого газа (CO2) после реакции.
- Объемную долю углекислого газа в сосуде после завершения реакции.
Решение:
1. Рассчитаем количество вещества углерода (n_C):
n_C = m_C / M_C,
n_C = 4,80 г / 12,01 г/моль,
n_C ≈ 0,399 моль.
2. По уравнению реакции видно, что 1 моль углерода реагирует с 1 моль кислорода и образует 1 моль углекислого газа. Следовательно, количество моль углекислого газа, образовавшегося в результате сгорания углерода, будет равно количеству молей углерода:
n_CO2 = n_C ≈ 0,399 моль.
3. Теперь найдем объем углекислого газа при нормальных условиях, используя закон Бойля-Мариотта (1 моль газа занимает 22,4 л при н.у.):
V_CO2 = n_CO2 * 22,4 л/моль,
V_CO2 = 0,399 моль * 22,4 л/моль,
V_CO2 ≈ 8,94 л.
4. Переведем объем углекислого газа в кубические метры:
V_CO2 ≈ 8,94 л = 0,00894 м3.
5. Рассчитаем молярную концентрацию углекислого газа в сосуде:
C_CO2 = n_CO2 / V,
C_CO2 = 0,399 моль / 6,72 * 10^(-3) м3,
C_CO2 ≈ 59,3 моль/м3.
6. Рассчитаем объемную долю углекислого газа в сосуде:
Объемная доля CO2 = V_CO2 / V,
Объемная доля CO2 = 0,00894 м3 / 0,00672 м3,
Объемная доля CO2 ≈ 1,33
Ответ:
Молярная концентрация углекислого газа в сосуде после реакции составляет примерно 59,3 моль/м3, а объемная доля углекислого газа превышает 1, что указывает на превышение объема СО2 над объемом газа в сосуде. Однако, это невозможно в реальности, так как сумма объемов не может превышать объем сосуда. Необходимо учесть, что часть кислорода была использована для реакции, поэтому расчет необходимо пересмотреть в контексте оставшегося кислорода.