дано:
- масса оксида углерода(IV) (CO2) = 18,8 г
- масса оксида меди(II) (CuO) = 98,2 г
найти:
масса твёрдого остатка после окончания опыта.
решение:
1. Определим количество вещества CO2:
Молярная масса CO2 = 12 (углерод) + 2 * 16 (кислород) = 44 г/моль.
Количество вещества CO2 = масса / молярная масса = 18,8 г / 44 г/моль = 0,427 моль.
2. При взаимодействии CO2 с раскалённым углеродом (C), происходит реакция:
C + CO2 → 2CO.
Это значит, что из 1 моль CO2 получается 2 моль CO. Таким образом, количество полученного CO:
Количество CO = 2 * 0,427 моль = 0,854 моль.
3. Теперь определим количество вещества CuO:
Молярная масса CuO = 63,5 (медь) + 16 (кислород) = 79,5 г/моль.
Количество вещества CuO = 98,2 г / 79,5 г/моль = 1,236 моль.
4. При взаимодействии CO с CuO происходит реакция:
2CO + CuO → 2C + Cu.
Из этой реакции видно, что для 1 моль CuO потребуется 2 моль CO. Мы имеем 0,854 моль CO и 1,236 моль CuO.
5. Рассчитаем, сколько CO будет расходоваться на CuO:
Для 1,236 моль CuO нужно 2 * 1,236 моль CO = 2,472 моль CO.
Поскольку у нас только 0,854 моль CO, он станет ограничивающим реагентом.
6. Вычислим, сколько CuO останется после реакции:
Так как на 2 моль CO требуется 1 моль CuO, то:
Количество употребленного CuO = 0,854 моль CO / 2 = 0,427 моль CuO.
7. Определим массу потреблённого CuO:
Масса CuO = количество * молярная масса = 0,427 моль * 79,5 г/моль = 33,9 г.
8. Рассчитаем массу оставшегося CuO:
Масса остатков CuO = первоначальная масса CuO - масса использованного CuO = 98,2 г - 33,9 г = 64,3 г.
9. После реакции образуется твёрдый остаток: углерод (C) и медь (Cu).
Количество образовавшегося углерода = количество CO, которое не вступило в реакцию, т.е. из 0,854 моль CO мы использовали 0,427 моль CuO, что соответствует 0,427 моль C.
10. Определим массу углерода:
Молярная масса C = 12 г/моль.
Масса углерода = 0,427 моль * 12 г/моль = 5,124 г.
11. Масса твёрдого остатка:
Масса остатка = масса Cu + масса C = (0,427 моль CuO) * 63,5 г/моль + 5,124 г = 27,141 г + 5,124 г = 32,265 г.
ответ:
Масса твёрдого остатка после окончания опыта равна 32,265 г.