Номер 331, страница 63 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

331. Газовую смесь массой 14,0 г, состоящую из кислорода, водорода и углекислого газа, пропустили через избыток раствора гидроксида кальция. При этом объём (н. у.) смеси уменьшился на $1,120 \text{ дм}^3$. Рассчитайте массовую долю углекислого газа в исходной газовой смеси.

Дано:

$m_{смеси}(O_2, H_2, CO_2) = 14,0 \text{ г}$

$\Delta V = 1,120 \text{ дм}^3$ (н. у.)

Перевод в СИ:

$m_{смеси} = 0,014 \text{ кг}$

$\Delta V = 1,120 \times 10^{-3} \text{ м}^3$

Найти:

$w(CO_2) - ?$

Решение:

Газовая смесь состоит из кислорода ($O_2$), водорода ($H_2$) и углекислого газа ($CO_2$). При пропускании этой смеси через избыток раствора гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$) в реакцию вступает только углекислый газ, так как он является кислотным оксидом. Кислород и водород с гидроксидом кальция не взаимодействуют.

Уравнение химической реакции, которая происходит при поглощении углекислого газа:

$CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

Уменьшение объёма газовой смеси равно объёму прореагировавшего углекислого газа. Таким образом, объём $CO_2$ в исходной смеси составляет:

$V(CO_2) = \Delta V = 1,120 \text{ дм}^3$

1. Найдём количество вещества углекислого газа. При нормальных условиях (н. у.) молярный объём любого газа ($V_m$) составляет $22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}$.

$n(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V_m} = \frac{1,120 \text{ дм}^3}{22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}} = 0,05 \text{ моль}$

2. Рассчитаем массу углекислого газа. Сначала определим его молярную массу ($M$).

$M(CO_2) = M(C) + 2 \times M(O) = 12 + 2 \times 16 = 44 \text{ г/моль}$

Теперь можем найти массу $CO_2$ в смеси:

$m(CO_2) = n(CO_2) \times M(CO_2) = 0,05 \text{ моль} \times 44 \text{ г/моль} = 2,2 \text{ г}$

3. Наконец, рассчитаем массовую долю ($w$) углекислого газа в исходной газовой смеси.

$w(CO_2) = \frac{m(CO_2)}{m_{смеси}} = \frac{2,2 \text{ г}}{14,0 \text{ г}} \approx 0,15714$

Для представления в процентах умножим полученное значение на 100%:

$w(CO_2) \approx 0,15714 \times 100\% \approx 15,7\%$

Ответ: массовая доля углекислого газа в исходной газовой смеси составляет 15,7%.