В смеси СО и СО2 мольная доля атомов С равна 37,5%. Рассчитайте массовую долю угарного газа в смеси.

Дано: смесь СО и СО₂

wn (С) = 37,5%

Найти: wm (CO)

Решение.

wn - мольная доля элемента в соединении - отношение количества вещества данного элемента к сумме количеств вещества всех элементов, входящих в соединение.

Мольная доля углерода в СО

wn (с/со) = n (C) / [n (C) + n (O) ] = 1/2

Мольная доля углерода в СО₂

wn (c/co₂) = n (C) / [n (C) + n (O) ] = 1 / (1+2) = 1/3

Примем, что у нас 1 моль смеси и в нем Х молей СО, тогда количество СО₂ будет (1-Х) молей.

В Х молей СО содержится 2 Х молей атомов,

Из них атомов С (1/2) * (2 Х) = Х

В (1-Х) молей СО ₂ 3 (1-Х) молей атомов.

Из них атомов С (1/3) * 3 * (1-Х) = 1-Х

Всего молей атомов в 1 моле смеси: 2 Х+3 (1-Х) = 3-Х

Из них атомов С: Х + (1-Х) = 1

Мольная доля атомов С в смеси:

1 / (3-Х), по условию это 37,5% (37,5% = 375/1000 = 3/8)

Составим и решим уравнение:

1 / (3-Х) = 3/8

8 = 9 - 3 Х

Х = 1/3 (моля) Это мольная доля СО

1-1/3 = 2/3 (моля). Это мольная доля СО ₂

Рассчитаем молярную массу этой смеси

Масса СО в 1 моле смеси:

m (CO) = n (CO) * M (CO) = (1/3) * (12+16) = 28/3 = 9, (3) ≈ 9,3 (г)

Масса СО₂ в 1 моле смеси:

m (CO₂) = n (CO₂) * М (СО₂) = (2/3) * (12+2*16) = 88/3 = 29, (3) ≈ 29,3 (г)

Молярная масса смеси:

Mcм. = m (CO) + m (CO₂) = 28/3 + 88/3 = 116/3 = 38, (6) ≈ 38,7 (г/моль)

Массовая доля СО в смеси:

wm (СО) = (m (CO) / Мсм.) * 100% = (28/3) / 116/3) * 100 = (28/116) * 100% ≈ 24,138 % ≈ 24,14%

Ответ: ≈ 24,14%