Question

определить массовую долю углерода в стали если при сжигании в кислороде стали массою 10 гр. образуется 0.28 л.углекислого газа

Answer 1

Дано:
m(стали) = 10 г
V(CO2) = 0,28 л
Определить: W(C)%
х                  0,28 л
C  +   O2  =  CO2
1 моль         1 моль
М=12 г/моль Vm=22,4 л/моль
                     n=0,28/22,4 = 0,0125 моль
По уравнению реакции
n(C) = n(CO2) = 0,0125 моль
m(C) = M*n = 12*0,0125 = 0,15 г
W(C)% = m(C)*100%/m(стали)
W(C)% = 0,15*100%/10 = 1,5%

Answer 2

1. Найдем количество молей углекислого газа:

PV = nRT

где P - давление газа, V - его объем, n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.

При нормальных условиях (0°C = 273K, 1 атм = 760 мм рт.ст.) получаем:

0.28 л * (1/1000) м3/л * (1/22.4) моль/л = 0.000125 моль углекислого газа

2. Рассчитаем количество молей углерода в стали. С учетом того, что массовая доля углерода в стали составляет около 0.02-0.03 (2-3%), будем считать ее 0.025 (2.5%).

Молекулярная масса стали приблизительно равна средней массе ее компонентов: Fe, C, Si, Mn и др. При этом массовая доля углерода в стали составляет примерно 2.5%.

Средняя масса молекулы стали (Fe+C+Si+Mn+др.) примерно равна:

M = 56*0.725 + 12*0.025 + 28*0.1 + 55*0.02 = 46.85

Тогда количество молей стали массой 10 гр. будет:

n(Fe+C+Si+Mn+др.) = m/M = 10/46.85 = 0.213 моль

Количество молей углерода в этом количестве стали равно:

n(C) = n(Fe+C+Si+Mn+др.) * 0.025 = 0.213 * 0.025 = 0.00532 моль углерода

3. Рассчитаем массовую долю углерода в стали:

m(C)/m(Fe+C+Si+Mn+др.) = n(C) * Mr(C) / (n(Fe+C+Si+Mn+др.) * Mr(Fe+C+Si+Mn+др.))

где Mr(C) - молярная масса углерода (12 г/моль), Mr(Fe+C+Si+Mn+др.) - молярная масса стали (46.85 г/моль).

Подставляя значения, получаем:

m(C)/m(Fe+C+Si+Mn+др.) = 0.00532 * 12 / (0.213 * 46.85) = 0.027

Ответ: массовая доля углерода в стали составляет 2.7%.