Przepuszczono 1 m3 powietrza w warunkach normalnych przez roztwór Ba(OH)2 i stwierdzono powstanie 2,64 g węglanu baru. Oblicz zawartość procentową tlenku węgla (IV) w powietrzu wyrażoną w procentach objętościowych. Wynik podaj z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku.
Zadanie można rozwiązać na 2 sposoby. Opiszę obydwa, równanie reakcji w każdym się przyda
Ba(OH)2 + CO2 --> BaCO3 + H2O
Cyfry znajdują się w indeksie dolnym.
I sposób
Z zapisu reakcji wynika, że z jednego mola wodorotlenku baru i jednego mola dwutlenku węgla powstaje jeden mol weglanu baru i jeden mol wody. Zamiast moli można mówić o cząsteczkach.
Należy obliczyć masy molowe reagentów.
Dla Ba(OH)2 wynosi ona 171,34 g/mol
Dla CO2 wynosi ona 44,01 g/mol
Dla BaCO3 wynosi ona 197 g/mol
Możemy ułożyć proporcję
44 g CO2 - 197 g BaCO3
x g CO2- 2,64 g BaCO3
x=0,5896 g CO2
Obliczamy ile moli stanowi taka masa CO2.
n=0,5896 g/44 g/mol= 0,0134 mola
Korzystamy z równania stanu gazu pV=nRT
Warunki normalne jasno określają nam ciśnienie (1 atm- 1013.25 hPa) oraz temperaturę (0 stopni Celsjusza- 273,15 K). R jest stałą gazową równą 8,31 J/K*mol, n to liczba moli, szukamy V.
V=nRT/p= 0,0134 mola*8,31 J/K*mol*273,15 K/ 101325 Pa= 3*10^(-4) m^3
Aby obliczyć zawartość procentową i wyrazić ją w procentach objętościowych należy podzielić objętość gazu przez całkowitą objętość powietrza i pomnożyć przez 100%
3*10^(-4) m^3/1 m^3*100%=0,03% Tyle wynosi zawartość CO2 wyrażona w procentach objętościowych.
II sposób
Te obliczenia wynikają z poprzedniej metody. Wiadomo, że objętość 1 mola gazu w warunkach normalnych (czyli takich jak w zadaniu) wynosi, z dobrym przybliżeniem, 22,4 dm^3. Wiedząc to, możemy ułożyć proporcję
22,4 dm^3 CO2 - 197 g BaCO3
y dm^3 CO2- 2,64 g BaCO3
y=0,3 dm^3= 3*10^(-4) m^3
Powtarzamy rachunek z poprzedniej metody
3*10^(-4) m^3/1 m^3*100%=0,03%
kursywą zaznaczyłem moment w którym te metody dochodzą do tego samego wniosku.
II sposób jest szybszy, ale należy znać tę wartość 22,4 dm^3, I sposób jest bardziej "właściwy". W sensie dydaktycznym przede wszystkim. Wynik ma sens, kiedy spojrzymy na jakiś diagram zawartości poszczególnych składników powietrza to jest to ten sam rząd wielkości. Mam nadzieję, że pomogłem, pozdrawiam.