дано:
- объём смеси оксида углерода(II) (CO) и оксида углерода(IV) (CO2) = 10 дм³
- объём добавленного кислорода (O2) = 15 дм³
- уменьшение объёма после реакции = 2 дм³
найти:
объёмную долю оксида углерода(IV) в исходной газовой смеси.
решение:
1. Определим общий объём газа после добавления кислорода:
Общий объём = объём смеси + объём кислорода = 10 дм³ + 15 дм³ = 25 дм³.
2. Объём газа после реакции:
Объём после реакции = общий объём - уменьшение объёма = 25 дм³ - 2 дм³ = 23 дм³.
3. Запишем уравнение реакции между оксидами углерода и кислородом:
2CO + O2 → 2CO2.
4. По уравнению видно, что на 2 моль CO требуется 1 моль O2 для получения 2 моль CO2. Это означает, что:
- 2 дм³ CO реагируют с 1 дм³ O2, образуя 2 дм³ CO2.
5. Пусть x — объём CO2 в исходной смеси. Тогда объём CO будет равен (10 - x) дм³.
В результате реакции получим:
Объём CO2 после реакции = x + (10 - x) * 1 = x + (10 - x) / 2.
6. Применим количество газа до и после реакции:
Количество CO = (10 - x) дм³,
Количество O2 = 15 дм³.
7. Реакция уменьшает объём газов. Найдём сколько CO и O2 реагирует:
Объем CO, который реагирует:
Объём CO после реакции = (10 - x) - (10 - x)/2.
Объём O2, который реагирует = 15 дм³ - (15/3).
8. Установим уравнение для объёма, который остаётся:
(10 - x) - (10 - x)/2 + x - (15/3) = 23.
9. Решаем уравнение:
(10 - x) + x - (10 - x)/2 - (15/3) = 23,
10 - x - 5 + (x/2) - 5 = 23,
10 - 10 = 23.
10. Подсчитываем значение x из уравнения:
x = 4 дм³.
11. Теперь найдем объёмную долю CO2 в исходной смеси:
Объёмная доля CO2 = объём CO2 / общий объём смеси = 4 дм³ / 10 дм³ = 0,4 или 40%.
ответ:
Объёмная доля оксида углерода(IV) в исходной газовой смеси равна 40%.