Номер 5, страница 62 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Дано:

Масса углерода ($m_C$) = 1.2 г
Объем кислорода ($V_{O_2}$) = 2.896 дм³ (н. у.)
Практический выход = 88 %

Перевод в систему СИ:

Масса углерода ($m_C$) = $1.2 \cdot 10^{-3}$ кг
Объем кислорода ($V_{O_2}$) = $2.896 \cdot 10^{-3}$ м³ (н. у.)

Найти:

Масса оксида углерода(IV) ($m_{CO_2}$) = ? г

Решение:

Сначала напишем уравнение реакции горения углерода в кислороде с образованием оксида углерода(IV):
$C + O_2 \to CO_2$

Найдем молярные массы веществ, участвующих в реакции:
Молярная масса углерода $M(C) = 12$ г/моль.
Молярная масса кислорода $M(O_2) = 2 \cdot 16 = 32$ г/моль.
Молярная масса оксида углерода(IV) $M(CO_2) = 12 + 2 \cdot 16 = 44$ г/моль.

При нормальных условиях (н. у.) молярный объем любого газа составляет $V_m = 22.4$ дм³/моль.

Рассчитаем количество вещества каждого из реагентов:
Количество вещества углерода ($n_C$):
$n_C = \frac{m_C}{M(C)} = \frac{1.2 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} = 0.1 \text{ моль}$

Количество вещества кислорода ($n_{O_2}$):
$n_{O_2} = \frac{V_{O_2}}{V_m} = \frac{2.896 \text{ дм}^3}{22.4 \text{ дм}^3\text{/моль}} \approx 0.1293 \text{ моль}$

Определим, какой из реагентов находится в недостатке. Согласно уравнению реакции $C + O_2 \to CO_2$, 1 моль углерода реагирует с 1 молем кислорода.
Поскольку $n_C = 0.1 \text{ моль}$ и $n_{O_2} \approx 0.1293 \text{ моль}$, видно, что $n_C < n_{O_2}$.
Следовательно, углерод является лимитирующим реагентом, и расчеты по образованию продукта реакции следует вести по нему. Кислород находится в избытке.

По уравнению реакции, из 1 моль углерода образуется 1 моль оксида углерода(IV).
Значит, из $0.1$ моль углерода образуется $0.1$ моль оксида углерода(IV) (теоретическое количество вещества $CO_2$).
$n_{CO_2, \text{теоретическая}} = n_C = 0.1 \text{ моль}$

Рассчитаем теоретическую массу образовавшегося оксида углерода(IV):
$m_{CO_2, \text{теоретическая}} = n_{CO_2, \text{теоретическая}} \cdot M(CO_2) = 0.1 \text{ моль} \cdot 44 \text{ г/моль} = 4.4 \text{ г}$

По условию задачи, практический выход оксида углерода(IV) составляет 88 %.
Рассчитаем практическую массу оксида углерода(IV):
$m_{CO_2, \text{практическая}} = m_{CO_2, \text{теоретическая}} \cdot \frac{\text{практический выход}}{100\%}$
$m_{CO_2, \text{практическая}} = 4.4 \text{ г} \cdot \frac{88}{100} = 4.4 \text{ г} \cdot 0.88 = 3.872 \text{ г}$

Ответ:

Масса образовавшегося оксида углерода(IV) составляет 3.872 г.