Вопрос школьника
Карбон (ІV) оксид можна добути спалюванням вуглецю або метану. Обчисліть, якої речовини й у скільки разів більше (за масою) необхідно для добування карбон (ІV) оксиду об’ємом 28 л (н. у.).
Ответ от учителя
Карбон (IV) оксид, також відомий як діоксид вуглецю, має формулу CO2. Ця речовина може бути добута шляхом спалювання вуглецю або метану. У цьому випадку ми розглянемо добування CO2 шляхом спалювання вуглецю.
Реакція спалювання вуглецю може бути записана наступним чином:
C + O2 → CO2
За цією реакцією один моль вуглецю (молярна маса 12 г/моль) реагує з одним моль кисню (молярна маса 32 г/моль) і утворює один моль CO2 (молярна маса 44 г/моль). Таким чином, маса CO2, яка утворюється від одного моля вуглецю, дорівнює 44 г.
Об’єм 28 л (н. у.) CO2 може бути переведений у масу, використовуючи ідеальний газовий закон:
PV = nRT
де P — тиск газу, V — об’єм газу, n — кількість молей газу, R — універсальна газова стала, T — температура газу.
При нормальних умовах (н. у.) тиск газу дорівнює 1 атм, температура дорівнює 273 К, а універсальна газова стала R дорівнює 0,0821 л·атм/(моль·К).
Отже, кількість молей CO2, яка міститься в об’ємі 28 л (н. у.), може бути обчислена наступним чином:
n = PV/RT = (1 атм)·(28 л)/(0,0821 л·атм/(моль·К)·273 К) ≈ 1,1 моль
Таким чином, для добування 28 л (н. у.) CO2 необхідно 1,1 моль вуглецю. Маса вуглецю, необхідна для цього, може бути обчислена, використовуючи молярну масу вуглецю:
m = n·M = 1,1 моль·12 г/моль ≈ 13,2 г
Отже, для добування 28 л (н. у.) CO2 необхідно 13,2 г вуглецю. Якщо порівняти масу вуглецю з масою CO2, то виявиться, що маса CO2 більша в 3,3 рази (44 г/моль CO2 : 12 г/моль С). Таким чином, для добування 28 л (н. у.) CO2 необхідно більше, ніж в три рази, вуглецю за масою.
