Номер 4, страница 208 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 45. Производство стали. Глава VIII. Химия и жизнь - номер 4, страница 208.

Условие.

4. При сжигании в токе кислорода 0,2 г стали получили 0,01 г оксида углерода(IV). Определите массовую долю (в процентах) и массу углерода в этом образце стали.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m_{\text{стали}} = 0,2 \text{ г}$

$m_{CO_2} = 0,01 \text{ г}$

Перевод в систему СИ:

$m_{\text{стали}} = 0,2 \text{ г} = 0,0002 \text{ кг}$

$m_{CO_2} = 0,01 \text{ г} = 0,00001 \text{ кг}$

Найти:

$\omega(C) - ?$

$m(C) - ?$

Решение:

При сжигании стали весь углерод (C), который в ней содержится, взаимодействует с кислородом ($O_2$) с образованием оксида углерода(IV) ($CO_2$). Уравнение этой химической реакции имеет вид:

$C + O_2 \rightarrow CO_2$

Для решения задачи сначала найдем массу углерода в образце, а затем его массовую долю.

1. Вычислим молярные массы углерода (C) и оксида углерода(IV) ($CO_2$), используя значения относительных атомных масс из периодической системы химических элементов: $A_r(C) \approx 12$, $A_r(O) \approx 16$.

Молярная масса углерода: $M(C) = 12 \text{ г/моль}$.

Молярная масса оксида углерода(IV): $M(CO_2) = M(C) + 2 \cdot M(O) = 12 + 2 \cdot 16 = 44 \text{ г/моль}$.

2. Найдем количество вещества (моль) образовавшегося оксида углерода(IV) по формуле $n = m/M$:

$n(CO_2) = \frac{m(CO_2)}{M(CO_2)} = \frac{0,01 \text{ г}}{44 \text{ г/моль}} \approx 0,000227 \text{ моль}$.

3. Согласно уравнению реакции, из одного моля атомов углерода образуется один моль молекул оксида углерода(IV). Это означает, что их количества веществ соотносятся как 1:1.

$n(C) = n(CO_2) \approx 0,000227 \text{ моль}$.

4. Теперь, зная количество вещества углерода, можем найти его массу ($m(C)$), которая содержалась в исходном образце стали:

$m(C) = n(C) \times M(C) \approx 0,000227 \text{ моль} \times 12 \text{ г/моль} \approx 0,00273 \text{ г}$.

5. Наконец, рассчитаем массовую долю углерода ($\omega(C)$) в образце стали. Массовая доля - это отношение массы элемента к массе всего образца, выраженное в процентах.

$\omega(C) = \frac{m(C)}{m_{\text{стали}}} \times 100\% \approx \frac{0,00273 \text{ г}}{0,2 \text{ г}} \times 100\% \approx 1,365\%$.

Ответ: масса углерода в образце стали составляет $\approx 0,00273$ г; массовая доля углерода в стали составляет $\approx 1,365\%$.