Чтобы определить выход реакции в процентах, давайте последовательно разберёмся с задачей.
Шаг 1: Написание уравнения реакции
Сначала запишем уравнение химической реакции сжигания угля (углерода, C) в кислороде (O₂), которое дает углекислый газ (CO₂):
[ C + O_2 \rightarrow CO_2 ]
Шаг 2: Молярные массы
Теперь найдём молярные массы веществ, участвующих в реакции:
- Молярная масса углерода (C) = 12 г/моль
- Молярная масса углекислого газа (CO₂) = 12 + 16*2 = 44 г/моль
Шаг 3: Определение количества углерода
У нас есть 5 кг угля, или 5000 г:
[ n_{C} = \frac{m}{M} = \frac{5000 , \text{г}}{12 , \text{г/моль}} \approx 416,67 , \text{моль} ]
Шаг 4: Рассчитаем образовавшееся количество углекислого газа
Согласно уравнению реакции, 1 моль углерода дает 1 моль CO₂. Таким образом, 416,67 моль углерода произвели:
[ n_{CO_2} = 416,67 , \text{моль} ]
Шаг 5: Определение объема углекислого газа
При нормальных условиях (22,4 л на моль) мы можем рассчитать объем углекислого газа:
[ V_{CO_2} = n_{CO_2} \times 22,4 , \text{л/моль} = 416,67 , \text{моль} \times 22,4 , \text{л/моль} \approx 9333,34 , \text{л} ]
Шаг 6: Определение выхода реакции
Теперь мы сравним фактический объем углекислого газа, который выделился в ходе реакции, (7952 л) с теоретически возможным (9333,34 л).
Выход реакции в процентах рассчитывается по формуле:
[
\text{Выход} = \left( \frac{\text{фактический объем}}{\text{теоретический объем}} \right) \times 100%
]
Подставляя известные значения:
[
\text{Выход} = \left( \frac{7952 , \text{л}}{9333,34 , \text{л}} \right) \times 100% \approx 85,2%
]
Ответ
Выход реакции составляет примерно 85,2%.
