Яку масову частку (%) Карбону містить зразок кам’яного вугілля масою 5 г, який був повністю спалений у кисні

Космическая_Звезда

30

Для решения задачи используем законы сохранения массы и объёма. Начнем с расчета молекулярной массы углерода и углекислого газа (CO2).

Атомная масса углерода (С) равна 12,01 г/моль. Молекула CO2 состоит из одного атома углерода и двух атомов кислорода (О), масса каждого из которых равна 16,00 г/моль. Следовательно, молекулярная масса CO2 равна:

12,01 г/моль + 2 * 16,00 г/моль = 44,01 г/моль.

Теперь посчитаем, сколько молей CO2 образовалось при полном сгорании 5 г каменного угля. Для этого разделим массу угля на молекулярную массу CO2:

5 г / 44,01 г/моль ≈ 0,1137 моль CO2.

Далее, рассчитаем объём CO2 при нормальных условиях (0 °C и атмосферном давлении) с помощью уравнения состояния идеального газа:

V = n * Vm,

где V - объем газа, n - количество молей газа, Vm - молярный объем газа при нормальных условиях (22,4 л/моль).

V = 0,1137 моль * 22,4 л/моль ≈ 2,55 л.

Таким образом, объем CO2, образовавшийся при сгорании 5 г каменного угля, составляет около 2,55 л при нормальных условиях.

Наконец, чтобы найти массовую долю углерода в образце каменного угля, воспользуемся формулой:

Массовая доля (в %) = (масса углерода / масса образца) * 100%.

Масса углерода в образце равна 5 г (дано в условии), поэтому:

Массовая доля (в %) = (5 г / (5 г + масса кислорода)) * 100%.

Осталось найти массу кислорода. Зная, что массовая доля углерода и кислорода в CO2 равны 12,01 г/моль и 16,00 г/моль соответственно, можем установить пропорцию:

12,01 г/моль : 16,00 г/моль = 5 г : масса кислорода.

Решая данную пропорцию, получаем:

масса кислорода ≈ 6,67 г.

Тогда:

Массовая доля (в %) = (5 г / (5 г + 6,67 г)) * 100% ≈ 42,8%.

Таким образом, массовая доля углерода в образце каменного угля составляет около 42,8%.