Номер 435, страница 66 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

435. При полном сгорании в избытке кислорода навески массой 10 г какого вещества — графита или фуллерена — образуется больше углекислого газа?

Дано:

масса графита, $m_{графита} = 10\ г$

масса фуллерена, $m_{фуллерена} = 10\ г$

Перевод в систему СИ:

$m_{графита} = 0.01\ кг$

$m_{фуллерена} = 0.01\ кг$

Найти:

Сравнить массы образовавшегося углекислого газа ($m(CO_2)$) при сгорании графита и фуллерена.

Решение:

Графит и фуллерен являются аллотропными модификациями углерода. Это означает, что оба вещества состоят исключительно из атомов углерода (C), которые по-разному соединены друг с другом.

При полном сгорании в избытке кислорода любая аллотропная модификация углерода образует углекислый газ ($CO_2$). Уравнение реакции в общем виде выглядит так:

$C + O_2 \rightarrow CO_2$

Из этого уравнения следует, что из 1 моль атомов углерода образуется 1 моль молекул углекислого газа.

Поскольку в задаче даны одинаковые массы (по 10 г) графита и фуллерена, а оба вещества являются чистым углеродом, то в обоих случаях мы имеем дело с одинаковой массой углерода.

Рассчитаем количество вещества (число молей) углерода в 10 г. Молярная масса углерода $M(C) \approx 12.01\ г/моль$.

$\nu(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{10\ г}{12.01\ г/моль} \approx 0.833\ моль$

Так как количество вещества углерода в обеих навесках одинаково, и из каждого моля углерода образуется один моль углекислого газа, то и количество вещества образовавшегося $CO_2$ в обоих случаях будет одинаковым:

$\nu(CO_2) = \nu(C) \approx 0.833\ моль$

Масса образовавшегося углекислого газа вычисляется по формуле:

$m(CO_2) = \nu(CO_2) \cdot M(CO_2)$

Молярная масса углекислого газа $M(CO_2) = M(C) + 2 \cdot M(O) \approx 12.01 + 2 \cdot 16.00 = 44.01\ г/моль$.

Поскольку количество вещества $\nu(CO_2)$ и молярная масса $M(CO_2)$ являются одинаковыми для обоих процессов, то и конечные массы образовавшегося углекислого газа будут равны.

$m(CO_2) = 0.833\ моль \cdot 44.01\ г/моль \approx 36.7\ г$

Таким образом, при сгорании одинаковых по массе навесок разных аллотропных модификаций углерода образуется одинаковая масса углекислого газа.

Ответ:

При полном сгорании 10 г графита и 10 г фуллерена образуется одинаковое количество (масса) углекислого газа.