Углерод и кислород в углекислом газе соединяются в массовых отношениях 3 : 8. Выведите химическую формулу...

Для решения задачи о химической формуле углекислого газа, исходя из массовых отношений углерода и кислорода (3:8), воспользуемся следующими шагами:

1. Дано:

• Массовое отношение углерода к кислороду в углекислом газе составляет 3:8.
• Атомные массы:
  • Углерод (C): 12 г/моль
  • Кислород (O): 16 г/моль

2. Преобразуем массовое отношение в мольное:

Для этого делим массы элементов на их молярные массы.

1. Масса углерода = 3 части, молярная масса углерода = 12 г/моль.
   Количество молей углерода:
   [ n(C) = \frac{3}{12} = 0.25 \, \text{моль}. ]

2. Масса кислорода = 8 частей, молярная масса кислорода = 16 г/моль.
   Количество молей кислорода:
   [ n(O) = \frac{8}{16} = 0.5 \, \text{моль}. ]

3. Найдём соотношение количества молекул:

Отношение количества молей углерода к количеству молей кислорода:
[ \text{Соотношение: } \frac{n(C)}{n(O)} = \frac{0.25}{0.5} = 1:2. ]

4. Химическая формула:

Соотношение атомов показывает, что на 1 атом углерода приходится 2 атома кислорода. Таким образом, химическая формула соединения:
[ \text{CO}_2 \, \text{(углекислый газ)}. ]

5. Проверка:

Массовые доли углерода и кислорода в молекуле CO₂:

• Масса 1 атома углерода: 12 г.
• Масса 2 атомов кислорода: (16 \times 2 = 32 \, \text{г}).
• Общая масса молекулы: (12 + 32 = 44 \, \text{г}).

Массовая доля углерода:
[ \frac{12}{44} \approx 0.273 \, \text{(27.3\%)}. ]

Массовая доля кислорода:
[ \frac{32}{44} \approx 0.727 \, \text{(72.7\%)}. ]

Массовое отношение углерода к кислороду:
[ \frac{0.273}{0.727} \approx \frac{3}{8}. ]

Всё совпадает!

Ответ:

Химическая формула углекислого газа: CO₂.

Чтобы вывести химическую формулу углекислого газа (CO₂), начнем с анализа массовых отношений углерода и кислорода.

1. Массовые отношения: Углерод (C) и кислород (O) в углекислом газе соединяются в массовых отношениях 3:8. Это означает, что на 3 грамма углерода приходится 8 граммов кислорода.

2. Определим количество молей: Для того чтобы выразить эти массы в моль, воспользуемся атомными массами:

   • Атомная масса углерода (C) примерно равна 12 г/моль.
   • Атомная масса кислорода (O) примерно равна 16 г/моль.

3. Вычислим количество молей C и O:

   • Моли углерода: [ n_{C} = \frac{3 \, \text{г}}{12 \, \text{г/моль}} = 0.25 \, \text{моль} ]
   • Моли кислорода: [ n_{O} = \frac{8 \, \text{г}}{16 \, \text{г/моль}} = 0.5 \, \text{моль} ]

4. Составим соотношение: Теперь мы имеем 0.25 моль углерода и 0.5 моль кислорода. Чтобы получить простое целочисленное соотношение, делим оба количества на наименьшее значение (0.25):

   • Углерод: (\frac{0.25}{0.25} = 1)
   • Кислород: (\frac{0.5}{0.25} = 2)

5. Записываем формулу: Полученное соотношение показывает, что на каждый атом углерода приходится два атома кислорода. Это соответствует химической формуле углекислого газа, которая записывается как CO₂.

Таким образом, химическая формула углекислого газа — CO₂.