Номер 2.45, страница 50, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

2.45. При пропускании воздуха объемом $2 \text{ м}^3$ (н. у.) через раствор гидроксида кальция образовался карбонат кальция массой 3 г. Определите объемную долю (в процентах) оксида углерода(IV) в воздухе.

Дано:

$V(\text{воздуха}) = 2 \text{ м}^3$

$m(CaCO_3) = 3 \text{ г}$

Условия: нормальные (н. у.)

$V(\text{воздуха}) = 2 \text{ м}^3 = 2 \times 1000 \text{ л} = 2000 \text{ л}$

Найти:

$\phi(CO_2)$ — ?

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции, протекающей при пропускании воздуха, содержащего оксид углерода(IV) ($CO_2$), через раствор гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$):

$CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

В результате реакции образуется осадок белого цвета — карбонат кальция ($CaCO_3$).

2. Рассчитаем молярную массу карбоната кальция ($CaCO_3$).

$M(CaCO_3) = Ar(Ca) + Ar(C) + 3 \times Ar(O) = 40 \text{ г/моль} + 12 \text{ г/моль} + 3 \times 16 \text{ г/моль} = 100 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (в молях) образовавшегося карбоната кальция, зная его массу.

$n(CaCO_3) = \frac{m(CaCO_3)}{M(CaCO_3)} = \frac{3 \text{ г}}{100 \text{ г/моль}} = 0.03 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции видно, что оксид углерода(IV) и карбонат кальция находятся в мольном соотношении 1:1. Это означает, что количество вещества прореагировавшего $CO_2$ равно количеству вещества образовавшегося $CaCO_3$.

$n(CO_2) = n(CaCO_3) = 0.03 \text{ моль}$

5. Рассчитаем объем, который занимал оксид углерода(IV) в составе воздуха. Так как условия нормальные (н. у.), молярный объем газа ($V_m$) равен 22,4 л/моль.

$V(CO_2) = n(CO_2) \times V_m = 0.03 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 0.672 \text{ л}$

6. Теперь мы можем определить объемную долю ($\phi$) оксида углерода(IV) в воздухе. Объемная доля — это отношение объема компонента к общему объему смеси, выраженное в процентах.

$\phi(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V(\text{воздуха})} \times 100\%$

Объем воздуха был дан в кубических метрах, переведем его в литры для согласованности единиц: $V(\text{воздуха}) = 2 \text{ м}^3 = 2000 \text{ л}$.

$\phi(CO_2) = \frac{0.672 \text{ л}}{2000 \text{ л}} \times 100\% = 0.000336 \times 100\% = 0.0336\%$

Ответ: объемная доля оксида углерода(IV) в воздухе составляет 0,0336%.