Номер 518, страница 98 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

518. Через избыток раствора известковой воды пропустили смесь угарного и углекислого газов. В результате этого масса газовой смеси уменьшилась в 4 раза. Определите массовую долю угарного газа в исходной газовой смеси.

Дано:

Смесь газов: угарный газ (CO) и углекислый газ ($CO_2$).

Масса исходной газовой смеси $m_{исх}$.

Масса конечной газовой смеси $m_{кон}$.

Соотношение масс: $\frac{m_{исх}}{m_{кон}} = 4$.

Найти:

Массовую долю угарного газа в исходной смеси $\omega(CO)$.

Решение:

При пропускании смеси угарного (CO) и углекислого ($CO_2$) газов через избыток раствора известковой воды (гидроксида кальция $Ca(OH)_2$) происходит химическая реакция, в ходе которой углекислый газ как кислотный оксид взаимодействует со щелочью, образуя нерастворимый карбонат кальция. Угарный газ (CO) является несолеобразующим оксидом и в данных условиях с известковой водой не реагирует.

Уравнение реакции поглощения углекислого газа:

$CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

Таким образом, после пропускания смеси через раствор в газовой фазе остается только угарный газ (CO), а весь углекислый газ поглощается раствором.

Пусть $m_{исх}$ - масса исходной газовой смеси. Она складывается из массы угарного газа $m(CO)$ и массы углекислого газа $m(CO_2)$:

$m_{исх} = m(CO) + m(CO_2)$

Масса газовой смеси после реакции, $m_{кон}$, равна массе оставшегося угарного газа, который не вступил в реакцию:

$m_{кон} = m(CO)$

По условию задачи, масса газовой смеси уменьшилась в 4 раза. Это означает, что исходная масса была в 4 раза больше конечной:

$\frac{m_{исх}}{m_{кон}} = 4$

Подставим выражения для масс в это соотношение:

$\frac{m(CO) + m(CO_2)}{m(CO)} = 4$

Из этого уравнения следует, что масса исходной смеси в 4 раза больше массы угарного газа, содержащегося в ней:

$m_{исх} = 4 \cdot m(CO)$

Массовая доля угарного газа $\omega(CO)$ в исходной смеси определяется как отношение массы угарного газа к массе всей исходной смеси:

$\omega(CO) = \frac{m(CO)}{m_{исх}}$

Теперь подставим в эту формулу найденное ранее соотношение $m_{исх} = 4 \cdot m(CO)$:

$\omega(CO) = \frac{m(CO)}{4 \cdot m(CO)} = \frac{1}{4} = 0.25$

Чтобы выразить массовую долю в процентах, необходимо умножить полученное значение на 100%:

$\omega(CO) = 0.25 \cdot 100\% = 25\%$

Ответ: массовая доля угарного газа в исходной газовой смеси составляет 25%.