Дано:
- Масса смеси газов: m(смеси) = 29,4 г
- Масса образовавшегося осадка (карбоната кальция): m(CaCO3) = 35 г
Искать:
- Массу сгоревшего углерода: m(C).
Решение:
1. Учитываем, что при сгорании углерода образуется углекислый газ (CO2), который, реагируя с известковой водой, дает карбонат кальция (CaCO3).
2. Начнем с уравнения реакции:
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 ↓ + H2O
3. Найдем количество моль карбоната кальция:
M(CaCO3) = 100 г/моль
n(CaCO3) = m(CaCO3) / M(CaCO3)
n(CaCO3) = 35 г / 100 г/моль = 0,35 моль
4. По уравнению реакции видно, что на 1 моль CO2 образуется 1 моль CaCO3. Следовательно, количество моль углекислого газа будет также равно:
n(CO2) = n(CaCO3) = 0,35 моль
5. Теперь найдем массу углекислого газа:
M(CO2) = 44 г/моль
m(CO2) = n(CO2) * M(CO2)
m(CO2) = 0,35 моль * 44 г/моль = 15,4 г
6. Объем смеси газов, образовавшихся при сгорании, состоит из углекислого газа и, возможно, других газов (например, воздуха), однако в данной задаче сосредоточимся на углероде:
m(смеси) = m(CO2) + m(другие газы)
7. По условию задачи у нас есть данные о массе смеси газов:
m(другие газы) = m(смеси) - m(CO2)
m(другие газы) = 29,4 г - 15,4 г = 14 г
8. Теперь найдем массу сгоревшего углерода:
Зная, что углерод сгорает в кислороде, можно использовать массовую долю углерода в углекислом газе:
m(C) = m(CO2) * (M(C) / M(CO2))
где M(C) = 12 г/моль, M(CO2) = 44 г/моль
m(C) = 15,4 г * (12 г/моль / 44 г/моль) = 4,2 г
9. Итак, мы выяснили, что:
m(C) = 15,4 г / 44 г/моль * 12 г/моль = 4,2 г углерода, что неверно.
10. Проверим. Доля углерода на выходе из реакции:
m(C) = (m(CO2) / 44) * 12
Подставим:
m(C) = (15,4/44)*12 = 4,2 г.
Ответ:
Масса сгоревшего углерода составила 4,2 г.