дано:
- относительная плотность газовой смеси по водороду d = 15
- масса газовой смеси m_смеси = 68,8 г
найти:
- массу оксида углерода(IV), образующегося при сгорании смеси
решение:
1. Сначала найдем молярную массу газовой смеси M_смеси. Относительная плотность по водороду определяется как:
d = M_смеси / M_H2,
где M_H2 - молярная масса водорода (M_H2 = 2 г/моль).
2. Подставим значение относительной плотности:
15 = M_смеси / 2.
3. Решим это уравнение для M_смеси:
M_смеси = 15 * 2 = 30 г/моль.
4. Теперь определим количество вещества газовой смеси n_смеси:
n_смеси = m_смеси / M_смеси = 68,8 г / 30 г/моль = 2,2933 моль.
5. В смеси находятся оксид углерода(II) и кислород. Запишем реакцию сгорания оксида углерода(II):
2 CO + O2 → 2 CO2.
6. Из уравнения видно, что на 2 моль CO требуется 1 моль O2 для образования 2 моль CO2. То есть 1 моль CO дает 1 моль CO2.
7. Поскольку мы не знаем начальные количества n_CO и n_O2, можно предположить, что вся масса смеси состоит из CO и O2. Пусть n_CO = x, тогда n_O2 = n_смеси - x = 2,2933 - x.
8. Теперь нам нужно учитывать, что каждая моль CO сгорает, чтобы образовать CO2 в равных количествах. Следовательно, n_CO = n_CO2.
9. Таким образом, масса образовавшегося CO2 будет равна:
m_CO2 = n_CO2 * M_CO2,
где M_CO2 = 12 + 2*16 = 44 г/моль.
10. Теперь подставляем значения:
m_CO2 = x * 44.
11. Но прежде чем продолжать, мы должны учесть, что массы компонентов составляют общую массу смеси:
m_CO + m_O2 = m_смеси.
Согласно известным молярным массам,
m_CO = x * 28,
m_O2 = (2,2933 - x) * 32.
12. Подставим в уравнение:
28x + 32(2,2933 - x) = 68,8.
13. Раскроем скобки:
28x + 73,3856 - 32x = 68,8.
-4x + 73,3856 = 68,8.
-4x = 68,8 - 73,3856.
-4x = -4,5856.
x = 1,1464 моль (количество CO).
14. Теперь найдем массу образовавшегося CO2:
m_CO2 = 1,1464 * 44 = 50,4416 г.
ответ:
Масса оксида углерода(IV), образующегося при сгорании смеси массой 68,8 г, составляет примерно 50,44 г.