Вопрос школьника
Какой объём углекислого газа, измеренный при н. у., образуется при окислении 6 г угля концентрированной серной кислотой, концентрированной азотной кислотой, при сжигании такого же количества угля? Решите задачу устно и мотивируйте свой ответ.
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо знать, что при окислении угля серной кислотой образуется углекислый газ и сернистый ангидрид, а при окислении азотной кислотой — углекислый газ и оксид азота. При сжигании угля также образуется углекислый газ.
Для расчета объема углекислого газа, образующегося при окислении угля серной кислотой, необходимо использовать уравнение реакции:
C + 2H2SO4 → CO2 + 2SO2 + 2H2O
Молярная масса угля (С) равна 12 г/моль, молярная масса углекислого газа (CO2) равна 44 г/моль. Таким образом, для окисления 6 г угля потребуется:
n(C) = m/M = 6/12 = 0.5 моль угля
Согласно уравнению реакции, на каждый моль угля образуется один моль углекислого газа. Таким образом, при окислении 6 г угля серной кислотой образуется 0.5 моль углекислого газа.
Для расчета объема углекислого газа, образующегося при окислении угля азотной кислотой, необходимо использовать уравнение реакции:
C + 2HNO3 → CO2 + 2NO + H2O
Молярная масса оксида азота (NO) равна 30 г/моль. Таким образом, для окисления 6 г угля потребуется:
n(C) = m/M = 6/12 = 0.5 моль угля
Согласно уравнению реакции, на каждый моль угля образуется один моль углекислого газа. Таким образом, при окислении 6 г угля азотной кислотой образуется 0.5 моль углекислого газа.
При сжигании 6 г угля также образуется 0.5 моль углекислого газа.
Таким образом, общий объем углекислого газа, образующегося при окислении 6 г угля концентрированной серной кислотой, концентрированной азотной кислотой и при сжигании такого же количества угля, равен 1.5 моль. При нормальных условиях (температура 0°C и давление 1 атм) один моль газа занимает объем 22.4 литра. Следовательно, общий объем углекислого газа, образующегося при указанных реакциях, равен:
V = n * Vm = 1.5 * 22.4 = 33.6 литров
Таким образом, при окислении 6 г угля концентрированной серной кислотой, концентрированной азотной кислотой и при сжигании такого же количества угля образуется 33.6 литров углекислого газа при нормальных условиях.
