Номер 2, страница 86, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Определите массовую долю углерода в стали, если ее образец массой 10 г при сгорании в токе кислорода образует углекислый газ объемом 0,37 л (н. у.).

Ответ: 2%.

Дано:

$m_{стали} = 10 \text{ г}$

$V(CO_2) = 0,37 \text{ л}$ (н. у.)

Найти:

$\omega(C) - ?$

Решение:

Сталь — это сплав железа с углеродом. При сгорании образца стали в токе кислорода весь углерод, содержащийся в нем, вступает в реакцию с кислородом, образуя углекислый газ ($CO_2$). Уравнение этой химической реакции:

$C + O_2 \rightarrow CO_2$

Из уравнения реакции следует, что из 1 моль атомов углерода образуется 1 моль молекул углекислого газа. Таким образом, количество вещества углерода ($n(C)$) равно количеству вещества образовавшегося углекислого газа ($n(CO_2)$).

$n(C) = n(CO_2)$

Рассчитаем количество вещества углекислого газа, зная его объем при нормальных условиях (н. у.). При нормальных условиях молярный объем любого газа ($V_m$) составляет 22,4 л/моль.

$n(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V_m} = \frac{0,37 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 0,0165 \text{ моль}$

Следовательно, количество вещества углерода в образце стали также составляет приблизительно 0,0165 моль.

Теперь определим массу углерода, используя его молярную массу, которая равна $M(C) = 12 \text{ г/моль}$.

$m(C) = n(C) \times M(C) \approx 0,0165 \text{ моль} \times 12 \text{ г/моль} \approx 0,198 \text{ г}$

Массовая доля углерода в стали ($\omega(C)$) вычисляется как отношение массы углерода к массе всего образца стали, умноженное на 100%.

$\omega(C) = \frac{m(C)}{m_{стали}} \times 100\%$

Подставим в формулу известные значения:

$\omega(C) \approx \frac{0,198 \text{ г}}{10 \text{ г}} \times 100\% = 0,0198 \times 100\% = 1,98\%$

Округляя полученный результат, получаем 2%.

Ответ: массовая доля углерода в стали составляет 2%.