Номер 3.37, страница 20, часть I - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

3.37. Сравните массовые доли углерода, содержащегося в одинаковых количествах вещества оксида углерода(II) и сухого льда.

Дано:

Оксид углерода(II), химическая формула CO

Сухой лед (твердый оксид углерода(IV)), химическая формула CO₂

Условие: количества веществ равны, то есть $\nu(\text{CO}) = \nu(\text{CO}_2)$

Найти:

Сравнить массовые доли углерода ($\omega(C)$) в оксиде углерода(II) и в сухом льде.

Решение:

Массовая доля элемента в химическом соединении — это безразмерная величина, равная отношению массы этого элемента в некоторой порции соединения к массе всей порции. Она рассчитывается по формуле:

$\omega(\text{элемента}) = \frac{n \cdot Ar(\text{элемента})}{Mr(\text{вещества})}$

где $n$ — число атомов данного элемента в одной формульной единице (молекуле) вещества, $Ar$ — относительная атомная масса элемента, а $Mr$ — относительная молекулярная масса вещества.

Массовая доля является характеристикой самого вещества и не зависит от его количества. Поэтому условие "в одинаковых количествах вещества" означает, что нам нужно сравнить эту внутреннюю характеристику для CO и CO₂.

Для расчетов будем использовать округленные значения относительных атомных масс:

$Ar(C) = 12$

$Ar(O) = 16$

1. Вычислим относительные молекулярные массы оксида углерода(II) и оксида углерода(IV).

$Mr(\text{CO}) = Ar(C) + Ar(O) = 12 + 16 = 28$

$Mr(\text{CO}_2) = Ar(C) + 2 \cdot Ar(O) = 12 + 2 \cdot 16 = 12 + 32 = 44$

2. Рассчитаем массовую долю углерода в каждом из оксидов. В обоих случаях в одной молекуле содержится один атом углерода ($n=1$).

Массовая доля углерода в оксиде углерода(II):

$\omega(C)_{\text{в CO}} = \frac{1 \cdot Ar(C)}{Mr(\text{CO})} = \frac{12}{28} = \frac{3}{7}$

Массовая доля углерода в оксиде углерода(IV) (сухом льде):

$\omega(C)_{\text{в CO}_2} = \frac{1 \cdot Ar(C)}{Mr(\text{CO}_2)} = \frac{12}{44} = \frac{3}{11}$

3. Сравним полученные значения.

Необходимо сравнить две дроби: $\frac{3}{7}$ и $\frac{3}{11}$.

Так как числители дробей одинаковы, то большей будет та дробь, у которой знаменатель меньше.

Поскольку $7 < 11$, то $\frac{3}{7} > \frac{3}{11}$.

Следовательно, массовая доля углерода в оксиде углерода(II) больше, чем в оксиде углерода(IV).

Переведем значения в проценты для наглядности:

$\omega(C)_{\text{в CO}} = \frac{3}{7} \cdot 100\% \approx 42,86\%$

$\omega(C)_{\text{в CO}_2} = \frac{3}{11} \cdot 100\% \approx 27,27\%$

Ответ:

Массовая доля углерода в оксиде углерода(II) (CO) больше, чем в сухом льде (CO₂). $\omega(C)_{\text{в CO}} \approx 42,9\% > \omega(C)_{\text{в CO}_2} \approx 27,3\%$.