Номер 4, страница 97 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 4. При сгорании антрацита массой 30 г получили 53,2 л углекислого газа (н. у.). Определите массовую долю углерода в антраците.

Ответ: 95%.

Дано:

$m(антрацита) = 30 \text{ г}$

$V(CO_2) = 53.2 \text{ л}$ (н.у.)

$m(антрацита) = 0.03 \text{ кг}$

$V(CO_2) = 0.0532 \text{ м}^3$

Найти:

$\omega(C) - ?$

Решение:

Антрацит является разновидностью угля, поэтому его основным компонентом является углерод (C). При сгорании антрацита происходит реакция углерода с кислородом с образованием углекислого газа ($CO_2$). Предполагается, что другие компоненты антрацита не образуют углекислый газ при сгорании.

1. Запишем уравнение химической реакции горения углерода:

$C + O_2 \rightarrow CO_2$

Из уравнения реакции следует, что из 1 моль углерода образуется 1 моль углекислого газа. Таким образом, количество вещества углерода, вступившего в реакцию, равно количеству вещества образовавшегося углекислого газа: $n(C) = n(CO_2)$.

2. Вычислим количество вещества (число молей) углекислого газа, полученного в результате реакции. Для газов при нормальных условиях (н. у.) молярный объем $V_m$ составляет 22,4 л/моль.

$n(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V_m} = \frac{53.2 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 2.375 \text{ моль}$

3. Согласно стехиометрическому соотношению в уравнении реакции, количество вещества углерода равно количеству вещества углекислого газа:

$n(C) = n(CO_2) = 2.375 \text{ моль}$

4. Рассчитаем массу углерода, которая содержалась в исходном образце антрацита. Для этого используем молярную массу углерода, $M(C) = 12 \text{ г/моль}$.

$m(C) = n(C) \times M(C) = 2.375 \text{ моль} \times 12 \text{ г/моль} = 28.5 \text{ г}$

5. Теперь можно определить массовую долю углерода ($\omega(C)$) в антраците. Массовая доля — это отношение массы элемента (углерода) к общей массе образца (антрацита), выраженное в процентах.

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

Подставляем найденные и данные значения:

$\omega(C) = \frac{28.5 \text{ г}}{30 \text{ г}} \times 100\% = 0.95 \times 100\% = 95\%$

Ответ: массовая доля углерода в антраците составляет 95%.