В данной статье приводится решение типичной задачи из школьного курса химии, которую можно сформулировать следующим образом: "Имеются 50 моль углекислого газа. Какова масса его?". Рассмотрим подробнее этот вопрос и приведем решение с развернутыми выкладками.
Углекислый газ
Прежде чем переходить к ответу на вопрос о том, какова масса углекислого газа в 50 моль, познакомимся с этим соединением.
Как следует из названия, это вещество представляет собой газ при стандартных внешних условиях (давление воздуха - 101325 Па и температура - 0 oC). Его химическая формула CO2, поэтому его часто называют диоксидом углерода. Он не имеет цвета и запаха.
Вам будет интересно:Елизавета Алексеевна, российская императрица, супруга императора Александра I: биография, дети, тайна смерти
Углекислый газ в атмосфере Земли присутствует в концентрации около 0,04 объемных процентов. Без него жизнь бы на нашей планете была невозможна, поскольку все зеленые растения используют его в процессе фотосинтеза, результатом которого является кислород.
Человечество применяет углекислый газ во многих областях: при изготовлении охлаждающих напитков, поскольку он хорошо растворяется в воде; в качестве создания нейтральной среды, которая защищает поверхность предметов от окисления кислородом; в качестве жидкого охлаждающего агента.
Используют этот газ в химической промышленности при добыче экстрактов растений, также он является рабочем веществом некоторых лазеров.
Что необходимо знать для решения задачи?
Познакомившись с химическим соединением ближе, вернемся к задаче: "Какова масса углекислого газа в 50 моль?"
Необходимо понимать, что "моль" - это единица измерения количества молекул рассматриваемого соединения. 1 моль любого вещества содержит 6,022*1023 частиц, это значение называется числом Авогадро. Таким образом, зная, сколько весит 1 моль CO2, мы сможем ответить на вопрос о том, какова масса углекислого газа в 50 моль.
Молярную массу любого атома можно найти в Периодической таблице химических элементов. Из нее выпишем нужные цифры:
- M(C) = 12,0107 г/моль;
- M(O) = 15,999 г/моль.
Какова масса углекислого газа в 50 моль: решение
Теперь перейдем непосредственно к решению задачи. Молекула CO2 содержит 1 атом углерода и 2 атома кислорода. Это означает, что в 1 моле молекул CO2 будет находиться 1 моль атомов C и в два раза больше атомов O. Подставляя выписанные из таблицы Д. И. Менделеева цифры, получаем: M(CO2) = M(C) + 2 * M(O) = 12,0107 + 2 * 15,999 = 44,0087 г/моль.
Таким образом, 1 моль молекул диоксида углерода имеет массу 44,0087 грамма. Какова масса углекислого газа в 50 моль? Конечно же, в 50 раз больше полученного значения. Она равна: m = 50 * M(CO2) = 50 * 44,0087 = 2200,435 грамм, или 2,2 килограмма.
При отмеченных стандартных условиях плотность этого газа составляет ρ = 1,977 кг/м3. Это означает, что 50 моль CO2 займут объем: V = m/ρ = 2,2/1,977 = 1,11 м3.
