Номер 1, страница 176, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1*. В природе постоянно происходит круговорот биогенных элементов: углерода, водорода, кислорода, фосфора, азота и др. Человек в процессе своей деятельности вмешивается в круговорот веществ, используя минеральное сырье для своих нужд. Какая масса углерода должна превратиться в $CO_2$ чтобы получить 1 л минеральной газированной воды с концентрацией углекислоты 2%, $\rho= 1\ \text{г/см}^3$.

Ответ: 3,84 г.

Дано:

$V(\text{раствора}) = 1 \text{ л} = 1000 \text{ см}^3$

$\omega(\text{H}_2\text{CO}_3) = 2\% = 0.02$

$\rho(\text{раствора}) = 1 \text{ г/см}^3$

Найти:

$m(\text{C}) - ?$

Решение:

1. Сначала определим массу 1 литра раствора минеральной воды, используя его объем и плотность:

$m(\text{раствора}) = \rho(\text{раствора}) \cdot V(\text{раствора})$

$m(\text{раствора}) = 1 \text{ г/см}^3 \cdot 1000 \text{ см}^3 = 1000 \text{ г}$

2. Затем рассчитаем массу углекислоты ($H_2CO_3$), которая содержится в полученной массе раствора. Концентрация углекислоты составляет 2%.

$m(H_2CO_3) = m(\text{раствора}) \cdot \omega(H_2CO_3)$

$m(H_2CO_3) = 1000 \text{ г} \cdot 0.02 = 20 \text{ г}$

3. Чтобы получить газированную воду, углерод (C) сжигают до диоксида углерода ($CO_2$), который затем растворяют в воде, где он образует углекислоту ($H_2CO_3$). Это означает, что весь исходный углерод в конечном итоге переходит в состав углекислоты.

Поскольку в одной молекуле углекислоты ($H_2CO_3$) содержится ровно один атом углерода (C), мы можем найти массу исходного углерода, рассчитав, сколько его содержится в 20 г $H_2CO_3$.

4. Рассчитаем молярные массы углерода (C) и углекислоты ($H_2CO_3$), используя округленные атомные массы: $Ar(H) = 1$, $Ar(C) = 12$, $Ar(O) = 16$.

$M(C) = 12 \text{ г/моль}$

$M(H_2CO_3) = 2 \cdot Ar(H) + Ar(C) + 3 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 1 + 12 + 3 \cdot 16 = 62 \text{ г/моль}$

5. Теперь можно найти массу углерода. Масса углерода в образце углекислоты составляет такую же долю от массы образца, какую молярная масса углерода составляет от молярной массы углекислоты.

$m(C) = m(H_2CO_3) \cdot \frac{M(C)}{M(H_2CO_3)}$

$m(C) = 20 \text{ г} \cdot \frac{12 \text{ г/моль}}{62 \text{ г/моль}} = \frac{240}{62} \text{ г} \approx 3.87 \text{ г}$

Ответ: масса углерода, которая должна превратиться в $CO_2$, составляет примерно 3.87 г.