У даній статті наводиться рішення типової задачі з шкільного курсу хімії, яку можна сформулювати наступним чином: “Є 50 моль вуглекислого газу. Яка маса його?”. Розглянемо докладніше це питання і наведемо рішення з розгорнутими викладками.
Вуглекислий газ
Перш ніж переходити до відповіді на питання про те, яка маса вуглекислого газу в 50 міль, познайомимося з цим з’єднанням.
Як випливає з назви, ця речовина являє собою газ при стандартних зовнішніх умовах (тиск повітря – 101325 Па і температура – 0 oC). Його хімічна формула CO2, тому його часто називають діоксидом вуглецю. Він не має кольору і запаху.
Вуглекислий газ в атмосфері Землі присутня в концентрації близько 0,04 об’ємних відсотків. Без нього життя б на нашій планеті була неможлива, оскільки всі зелені рослини використовують його в процесі фотосинтезу, результатом якого є кисень.
Людство застосовує вуглекислий газ в багатьох областях: при виготовленні охолоджувальних напоїв, оскільки він добре розчиняється у воді; як створення нейтрального середовища, яка захищає поверхню предметів від окислення киснем; в якості рідкого охолоджуючого агента.
Використовують цей газ в хімічній промисловості при добуванні екстрактів рослин, також він є робочому речовиною деяких лазерів.
Що необхідно знати для розв’язування задачі?
Познайомившись з хімічною сполукою ближче, повернемося до задачі: “Яка маса вуглекислого газу в 50 міль?”
Необхідно розуміти, що “моль” – це одиниця вимірювання кількості молекул даного з’єднання. 1 моль будь-якої речовини містить 6,022*1023 частинок, це значення називається числом Авогадро. Таким чином, знаючи, скільки важить 1 моль CO2, ми зможемо відповісти на питання про те, яка маса вуглекислого газу в 50 міль.
Молярную масу будь-якого атома можна знайти в Періодичній таблиці хімічних елементів. З неї випишемо потрібні цифри:
- M(C) = 12,0107 г/моль;
- M(O) = 15,999 г/моль.
Яка маса вуглекислого газу в 50 міль: рішення
Тепер перейдемо безпосередньо до вирішення завдання. Молекула CO2 містить 1 атом вуглецю і 2 атома кисню. Це означає, що в 1 молі молекул CO2 буде знаходитися 1 моль атомів C і в два рази більше атомів O. Підставляючи виписані з таблиці Менделєєва Д. І. цифри, отримуємо: M(CO2) = M(C) + 2 * M(O) = 12,0107 + 2 * 15,999 = 44,0087 г/моль.
Таким чином, 1 моль молекул діоксиду вуглецю має масу 44,0087 грама. Яка маса вуглекислого газу в 50 міль? Звичайно ж, у 50 разів більше отриманого значення. Вона дорівнює: m = 50 * M(CO2) = 50 * 44,0087 = 2200,435 грам, або 2,2 кілограма.
При зазначених стандартних умовах густина цього газу становить ρ = 1,977 кг/м3. Це означає, що 50 міль CO2 займуть об’єм: V = m/ρ = 2,2/1,977 = 1,11 м3.
