Номер 6, страница 227 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

6. При сжигании 8 г угля было получено 10,64 л (н. у.) углекислого газа, что составляет 95% от теоретически возможного. Вычислите массовую долю примесей в угле.

Дано:

Масса угля, $m(угля) = 8 \text{ г}$

Практический объем углекислого газа, $V_{практ}(CO_2) = 10,64 \text{ л}$ (н. у.)

Выход реакции, $\eta = 95\% = 0,95$

Найти:

Массовую долю примесей, $\omega(примесей) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции горения углерода, который является основным компонентом угля. Примеси считаем негорючими и не образующими $CO_2$.

$C + O_2 \rightarrow CO_2$

2. По условию, практический объем полученного углекислого газа ($V_{практ}$) составляет 95% от теоретически возможного ($V_{теор}$). Найдем теоретический объем $CO_2$, который образовался бы при полном сгорании всего углерода, содержащегося в угле.

Выход реакции ($\eta$) определяется по формуле:

$\eta = \frac{V_{практ}(CO_2)}{V_{теор}(CO_2)}$

Отсюда выражаем теоретический объем:

$V_{теор}(CO_2) = \frac{V_{практ}(CO_2)}{\eta} = \frac{10,64 \text{ л}}{0,95} = 11,2 \text{ л}$

3. Вычислим количество вещества (в молях) углекислого газа, соответствующее теоретическому объему. При нормальных условиях (н. у.) молярный объем газа ($V_m$) равен 22,4 л/моль.

$\nu(CO_2) = \frac{V_{теор}(CO_2)}{V_m} = \frac{11,2 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,5 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции $C + O_2 \rightarrow CO_2$ стехиометрическое соотношение между углеродом и углекислым газом составляет 1:1. Это означает, что количество вещества прореагировавшего углерода равно количеству вещества образовавшегося углекислого газа.

$\nu(C) = \nu(CO_2) = 0,5 \text{ моль}$

5. Найдем массу чистого углерода в образце угля, используя его молярную массу ($M(C) = 12 \text{ г/моль}$).

$m(C) = \nu(C) \cdot M(C) = 0,5 \text{ моль} \cdot 12 \text{ г/моль} = 6 \text{ г}$

6. Теперь можно найти массу примесей в исходном образце угля, вычитая массу чистого углерода из общей массы угля.

$m(примесей) = m(угля) - m(C) = 8 \text{ г} - 6 \text{ г} = 2 \text{ г}$

7. Наконец, рассчитаем массовую долю примесей в угле.

$\omega(примесей) = \frac{m(примесей)}{m(угля)} \cdot 100\% = \frac{2 \text{ г}}{8 \text{ г}} \cdot 100\% = 0,25 \cdot 100\% = 25\%$

Ответ: массовая доля примесей в угле составляет 25%.