дано:
- объём газовой смеси = 4,48 дм³ (при нормальных условиях, н. у.)
- на каждые 40 атомов углерода (C) в смеси приходится 60 атомов кислорода (O).
найти:
масса угарного газа (CO) в смеси.
решение:
1. Определим количество вещества газовой смеси при нормальных условиях:
Объём одного моля газа при н. у. составляет 22,4 дм³.
Количество вещества смеси = объём / объём одного моля = 4,48 дм³ / 22,4 дм³/моль = 0,2 моль.
2. Обозначим количество углерода как n(C), а количество кислорода как n(O). Из условия задачи имеем соотношение:
n(C) / n(O) = 40 / 60 = 2 / 3.
Пусть n(C) = 2x, тогда n(O) = 3x.
Сумма количеств веществ:
n(C) + n(O) = 0,2 моль
2x + 3x = 0,2
5x = 0,2
x = 0,04.
Следовательно:
n(C) = 2x = 2 * 0,04 = 0,08 моль,
n(O) = 3x = 3 * 0,04 = 0,12 моль.
3. Теперь определим сколько из них представляет собой угарный газ (CO) и углекислый газ (CO2).
Если n(C) = 0,08 моль, то это углерод как в угарном газе, так и в углекислом. Углекислый газ содержит один атом углерода и два атома кислорода, а угарный газ — один атом углерода и один атом кислорода.
Обозначим количество угарного газа как n(CO) и углекислого газа как n(CO2).
Система уравнений:
n(CO) + n(CO2) = n(C) = 0,08,
2n(CO2) = n(O) = 0,12.
Решаем систему уравнений:
Из второго уравнения выражаем n(CO2):
n(CO2) = 0,12 / 2 = 0,06 моль.
Подставляем в первое уравнение:
n(CO) + 0,06 = 0,08
n(CO) = 0,08 - 0,06 = 0,02 моль.
4. Теперь мы можем найти массу угарного газа (CO):
Молярная масса CO = 12 (углерод) + 16 (кислород) = 28 г/моль.
Масса угарного газа = количество вещества * молярная масса = 0,02 моль * 28 г/моль = 0,56 г.
ответ:
Масса угарного газа в смеси равна 0,56 г.