Номер 235, страница 61 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

235. Рассчитайте объем (н. у.) углекислого газа, выделяющегося при полном сгорании 10 г смеси алкенов.

Дано:

$m(смеси\ алкенов) = 10 \text{ г}$

Найти:

$V(CO_2) - ?$

Решение:

Общая формула для гомологического ряда алкенов — $C_n H_{2n}$.

Запишем уравнение реакции полного сгорания алкена в общем виде:

$C_n H_{2n} + \frac{3n}{2} O_2 \rightarrow n CO_2 + n H_2O$

Для решения задачи нам не нужно знать точный состав смеси, так как массовая доля углерода одинакова для всех алкенов. Найдем эту массовую долю.

Молярная масса любого алкена $C_n H_{2n}$ вычисляется как $M(C_n H_{2n}) = 12 \cdot n + 1 \cdot 2n = 14n \text{ г/моль}$.

Массовая доля углерода $\omega(C)$ в алкене равна отношению молярной массы атомов углерода в молекуле к молярной массе всей молекулы:

$\omega(C) = \frac{n \cdot M(C)}{M(C_n H_{2n})} = \frac{12n}{14n} = \frac{12}{14} = \frac{6}{7}$

Теперь мы можем найти массу углерода, содержащегося в 10 г смеси алкенов:

$m(C) = m(смеси) \cdot \omega(C) = 10 \text{ г} \cdot \frac{6}{7} = \frac{60}{7} \text{ г}$

При полном сгорании весь углерод, содержащийся в алкенах, переходит в углекислый газ ($CO_2$). Это означает, что количество вещества атомов углерода в исходной смеси равно количеству вещества образовавшегося углекислого газа.

Найдем количество вещества атомов углерода (и, следовательно, $CO_2$):

$\nu(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{60/7 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} = \frac{60}{7 \cdot 12} = \frac{5}{7} \text{ моль}$

$\nu(CO_2) = \nu(C) = \frac{5}{7} \text{ моль}$

Наконец, рассчитаем объем углекислого газа при нормальных условиях (н. у.), где молярный объем газа $V_m$ равен $22,4 \text{ л/моль}$:

$V(CO_2) = \nu(CO_2) \cdot V_m = \frac{5}{7} \text{ моль} \cdot 22,4 \frac{\text{л}}{\text{моль}} = \frac{5 \cdot 22,4}{7} \text{ л} = \frac{112}{7} \text{ л} = 16 \text{ л}$

Ответ: объем выделившегося углекислого газа равен $16 \text{ л}$.