Номер 7, страница 50 - гдз по химии 8 класс учебник Шиманович, Красицкий

7. При полном сгорании в кислороде смеси углерода и серы образовалась газовая смесь объемом $33,6 \text{ дм}^3$ (н. у.), в которой объемные доли газов одинаковы. Рассчитайте массу сгоревшей смеси углерода и серы.

Дано:

$V(газовой \ смеси) = 33,6 \ дм³$ (н. у.)

$φ(CO_2) = φ(SO_2)$

Найти:

$m(смеси \ C \ и \ S) - ?$

Решение:

При полном сгорании углерода (C) и серы (S) в кислороде образуются соответствующие оксиды: углекислый газ ($CO_2$) и сернистый газ ($SO_2$). Запишем уравнения химических реакций:

1) $C + O_2 \rightarrow CO_2$

2) $S + O_2 \rightarrow SO_2$

Образовавшаяся газовая смесь состоит из углекислого и сернистого газов. По условию, их объемные доли в смеси одинаковы. Поскольку в смеси всего два газа, то объемная доля каждого из них составляет 50%, или 0,5.

$φ(CO_2) = φ(SO_2) = 0,5$

Зная общий объем газовой смеси, найдем объем каждого газа:

$V(CO_2) = V(газовой \ смеси) \cdot φ(CO_2) = 33,6 \ дм³ \cdot 0,5 = 16,8 \ дм³$

$V(SO_2) = V(газовой \ смеси) \cdot φ(SO_2) = 33,6 \ дм³ \cdot 0,5 = 16,8 \ дм³$

По закону Авогадро, при одинаковых условиях равные объемы газов содержат одинаковое количество молекул (и молей). Расчет количества вещества (n) для каждого газа при нормальных условиях (н. у.), где молярный объем $V_m = 22,4 \ дм³/моль$:

$n(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V_m} = \frac{16,8 \ дм³}{22,4 \ дм³/моль} = 0,75 \ моль$

$n(SO_2) = \frac{V(SO_2)}{V_m} = \frac{16,8 \ дм³}{22,4 \ дм³/моль} = 0,75 \ моль$

Теперь, используя уравнения реакций, определим количество вещества исходных реагентов — углерода и серы. Стехиометрические коэффициенты в обоих уравнениях перед реагентами и продуктами равны 1.

Из уравнения (1) следует, что $n(C) = n(CO_2)$, следовательно:

$n(C) = 0,75 \ моль$

Из уравнения (2) следует, что $n(S) = n(SO_2)$, следовательно:

$n(S) = 0,75 \ моль$

Найдем массы углерода и серы, используя их молярные массы: $M(C) = 12 \ г/моль$, $M(S) = 32 \ г/моль$.

$m(C) = n(C) \cdot M(C) = 0,75 \ моль \cdot 12 \ г/моль = 9 \ г$

$m(S) = n(S) \cdot M(S) = 0,75 \ моль \cdot 32 \ г/моль = 24 \ г$

Масса сгоревшей смеси равна сумме масс углерода и серы:

$m(смеси) = m(C) + m(S) = 9 \ г + 24 \ г = 33 \ г$

Ответ: масса сгоревшей смеси углерода и серы составляет 33 г.