Для того чтобы решить задачу, используем уравнение реакции сгорания углерода. Углерод может реагировать с кислородом на воздухе, образуя при этом углекислый газ (CO2) и угарный газ (CO).
Во время сгорания углерода возможны два основных продукта: CO2 и CO:
Полное сгорание углерода: [ C + O_2 \rightarrow CO_2 ]
Для начала определим, сколько моль углерода у нас есть. Молярная масса углерода (C) составляет 12 г/моль. Если у нас есть 3.6 г углерода, то количество молей углерода можно найти так:
Однако у нас наблюдается образование 6.16 л CO2. Это событие означает, что произошло неполное сгорание, и часть углерода превратилась в угарный газ (CO).
Теперь рассчитаем, сколько углерода преобразовалось в угарный газ. Для этого сначала найдем, сколько углерода сгорело до углекислого газа:
Объем CO2, который должен был быть, равен 6.72 л, но фактически образовалось 6.16 л.
Для того чтобы решить задачу, используем уравнение реакции сгорания углерода. Углерод может реагировать с кислородом на воздухе, образуя при этом углекислый газ (CO2) и угарный газ (CO).
Во время сгорания углерода возможны два основных продукта: CO2 и CO:
Полное сгорание углерода:
[
C + O_2 \rightarrow CO_2
]
Неполное сгорание углерода:
[
2C + O_2 \rightarrow 2CO
]
Для начала определим, сколько моль углерода у нас есть. Молярная масса углерода (C) составляет 12 г/моль. Если у нас есть 3.6 г углерода, то количество молей углерода можно найти так:
[
n(C) = \frac{m}{M} = \frac{3.6 \, \text{г}}{12 \, \text{г/моль}} = 0.3 \, \text{моль}
]
По уравнению реакции, при полном сгорании 1 моль углерода образуется 1 моль CO2. Следовательно, 0.3 моль углерода даст 0.3 моль CO2.
При нормальных условиях (Н.У.) 1 моль газа занимает 22.4 л. Таким образом, объем углекислого газа, который должен был бы образоваться:
[
V(CO_2) = n(CO_2) \cdot 22.4 \, \text{л/моль} = 0.3 \, \text{моль} \cdot 22.4 \, \text{л/моль} = 6.72 \, \text{л}
]
Однако у нас наблюдается образование 6.16 л CO2. Это событие означает, что произошло неполное сгорание, и часть углерода превратилась в угарный газ (CO).
Теперь рассчитаем, сколько углерода преобразовалось в угарный газ. Для этого сначала найдем, сколько углерода сгорело до углекислого газа:
Объем CO2, который должен был быть, равен 6.72 л, но фактически образовалось 6.16 л.
Теперь найдём разницу:
[
V{CO} = V{CO2} - V{факт. CO_2} = 6.72 \, \text{л} - 6.16 \, \text{л} = 0.56 \, \text{л}
]
Теперь вычислим количество моль угарного газа CO:
[
n(CO) = \frac{V(CO)}{22.4 \, \text{л/моль}} = \frac{0.56 \, \text{л}}{22.4 \, \text{л/моль}} \approx 0.025 \, \text{моль}
]
Теперь мы можем определить выход угарного газа относительно общего количества углерода (3.6 г):
Выход угарного газа (в %):
[
\text{Выход CO} = \frac{n(CO)}{n(C)} \times 100 = \frac{0.025 \, \text{моль}}{0.3 \, \text{моль}} \times 100 \approx 8.33 \, \%
]
Таким образом, выход угарного газа в данной реакции составляет примерно 8.33%.