Номер 327, страница 63 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

327. Газовую смесь, состоящую из угарного и углекислого газов, пропустили через избыток раствора щёлочи. В результате этого объём исходной газовой смеси уменьшился в два раза. Определите массовую долю угарного газа в исходной газовой смеси.

Дано:

Газовая смесь, состоящая из угарного газа (CO) и углекислого газа (CO₂).

После пропускания смеси через избыток раствора щёлочи её объём уменьшился в 2 раза.

Найти:

Массовую долю угарного газа $\omega(CO)$ в исходной смеси.

Решение:

1. При пропускании газовой смеси через раствор щёлочи происходит химическая реакция. Углекислый газ (CO₂) является кислотным оксидом и реагирует со щёлочью, например, с гидроксидом натрия (NaOH):

$CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$

Угарный газ (CO) является несолеобразующим оксидом и в данных условиях с раствором щёлочи не реагирует.

2. Уменьшение объёма газовой смеси происходит из-за поглощения углекислого газа. Газ, который остался после прохождения через раствор щёлочи, — это угарный газ (CO). Таким образом, конечный объём смеси равен объёму угарного газа.

Пусть исходный объём смеси — $V_{исх}$, а конечный — $V_{кон}$.

Исходный объём: $V_{исх} = V(CO) + V(CO_2)$

Конечный объём: $V_{кон} = V(CO)$

По условию задачи, объём смеси уменьшился в два раза, значит:

$V_{кон} = \frac{1}{2} V_{исх}$

Подставим выражения для объёмов в это равенство:

$V(CO) = \frac{1}{2} (V(CO) + V(CO_2))$

Умножим обе части на 2:

$2V(CO) = V(CO) + V(CO_2)$

Отсюда получаем:

$V(CO) = V(CO_2)$

Это означает, что в исходной газовой смеси объёмы угарного и углекислого газов были равны.

3. Согласно закону Авогадро, для газов, находящихся в одинаковых условиях (температура и давление), соотношение их объёмов равно соотношению их количеств вещества (молей).

Так как $V(CO) = V(CO_2)$, то и $n(CO) = n(CO_2)$.

4. Для расчёта массовой доли предположим, что количество вещества каждого газа в смеси равно 1 моль.

$n(CO) = 1$ моль

$n(CO_2) = 1$ моль

5. Рассчитаем молярные массы (M) газов, используя относительные атомные массы: $Ar(C) = 12$, $Ar(O) = 16$.

$M(CO) = 12 + 16 = 28$ г/моль

$M(CO_2) = 12 + 2 \cdot 16 = 44$ г/моль

6. Найдём массы (m) каждого газа в нашей условной смеси, используя формулу $m = n \cdot M$:

$m(CO) = 1 \text{ моль} \cdot 28 \text{ г/моль} = 28$ г

$m(CO_2) = 1 \text{ моль} \cdot 44 \text{ г/моль} = 44$ г

7. Найдём общую массу исходной смеси:

$m_{смеси} = m(CO) + m(CO_2) = 28 \text{ г} + 44 \text{ г} = 72$ г

8. Определим массовую долю ($\omega$) угарного газа в исходной смеси по формуле:

$\omega(CO) = \frac{m(CO)}{m_{смеси}}$

$\omega(CO) = \frac{28}{72} = \frac{7}{18}$

Для выражения в процентах, умножим результат на 100%:

$\omega(CO) = \frac{7}{18} \cdot 100\% \approx 38.89\%$

Ответ: массовая доля угарного газа в исходной газовой смеси составляет $\frac{7}{18}$ или примерно 38,9%.