Вопрос школьника
18 г смеси оксида углерода (II) и оксида углерода (IV) занимает объём 11,2 л. Определите объём оксида углерода (II) после пропускания исходной смеси над раскалённым углем.
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать реакцию редукции оксида углерода (II) до металлического угля:
CO2 + C → 2CO
Таким образом, при пропускании смеси оксида углерода (II) и оксида углерода (IV) над раскалённым углем, оксид углерода (II) будет редуцирован до металлического угля, а оксид углерода (IV) останется без изменений.
Для определения объёма оксида углерода (II) после реакции необходимо воспользоваться законом Дальтона, согласно которому суммарный объём газов в смеси равен сумме объёмов каждого газа в отдельности:
V(смеси) = V(CO) + V(CO2)
Из условия задачи известно, что объём смеси равен 11,2 л, а масса смеси составляет 18 г. Таким образом, можно определить молярную массу смеси:
m(смеси) = n(CO) * M(CO) + n(CO2) * M(CO2)
где n(CO) и n(CO2) — количество вещества соответствующих газов, M(CO) и M(CO2) — их молярные массы.
Из уравнения реакции видно, что для образования 1 моль металлического угля необходимо 1 моль оксида углерода (II). Следовательно, количество вещества оксида углерода (II) в исходной смеси равно:
n(CO) = m(CO) / M(CO) = 18 г / (28 г/моль) = 0,643 моль
Также из уравнения реакции видно, что для образования 1 моль оксида углерода (IV) необходимо 1 моль молекулярного кислорода. Следовательно, количество вещества оксида углерода (IV) в исходной смеси равно:
n(CO2) = m(CO2) / M(CO2) = (18 г — m(CO)) / (44 г/моль) = 0,295 моль
Теперь можно определить объём каждого газа в отдельности:
V(CO) = n(CO) * RT / P = 0,643 моль * 8,31 Дж/(моль*К) * 273 К / 101325 Па = 14,2 л
V(CO2) = n(CO2) * RT / P = 0,295 моль * 8,31 Дж/(моль*К) * 273 К / 101325 Па = 6,5 л
Таким образом, после реакции объём оксида углерода (II) составит 0 л, так как он будет полностью редуцирован до металлического угля. Объём оксида углерода (IV) останется без изменений и составит 6,5 л.
