Сколько граммов оксида меди (II) образуется при пропускании 20 литров (н.у.) воздуха над раскаленной стружкой меди?

Чтобы решить данную задачу, нам необходимо использовать принцип стехиометрии, который позволяет нам определить количество вещества, которое образуется или расходуется в химической реакции.

Для начала, нам нужно составить уравнение реакции, чтобы понять, какие вещества участвуют и в каких пропорциях. Реакцию окисления меди можно записать следующим образом:

\[2Cu + O_2 \rightarrow 2CuO\]

Из данного уравнения мы видим, что 2 молекулы меди реагируют с 1 молекулой кислорода, образуя 2 молекулы оксида меди.

Теперь нужно рассчитать количество вещества кислорода, содержащегося в 20 литрах (н.у.) воздуха. Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа:

\[PV = nRT\]

Где P - давление газа, V - его объем, n - количество вещества газа, R - универсальная газовая постоянная, T - температура газа. При нормальных условиях (н.у.), давление и температура принимаются равными 1 атмосфере и 273 Кельвинам.

Так как нам дан объем в литрах, воспользуемся соотношением 1 л = 0.001 м³, чтобы перевести в единицы объема, которые используются в уравнении состояния идеального газа:

\[20 \cdot 0.001 м³ = V\]

Теперь подставим значения в уравнение состояния и найдем количество вещества кислорода:

\[1 \cdot V = n \cdot 0.0821 \cdot 273\]

\[V = 0.0821 \cdot 273 \cdot n\]

\[0.02 = 0.0821 \cdot 273 \cdot n\]

\[n = \frac{0.02}{0.0821 \cdot 273}\]

Таким образом, количество вещества кислорода равно:

\[n = 0.00088 \, моль\]

Теперь, используя соотношение между медью и оксидом меди из уравнения реакции, мы можем определить количество вещества меди, которое реагирует.

Так как в уравнении реакции указано, что каждые 2 молекулы меди реагируют, образуя 2 молекулы оксида меди, пропорция между медью и оксидом меди составляет 1:1.

Следовательно, количество вещества меди, реагирующей, также равно:

\[n = 0.00088 \, моль\]

Теперь мы можем рассчитать массу оксида меди, образующегося в реакции. Для этого нам необходимо знать молярную массу оксида меди.

Молярная масса меди равна 63.55 г/моль, а молярная масса кислорода равна 16 г/моль. Оксид меди \(CuO\) состоит из меди \(Cu\) и кислорода \(O\) в соотношении 1:1.

Таким образом, молекулярная масса оксида меди будет равна сумме молярных масс меди и кислорода:

\[М(CuO) = М(Cu) + М(O) = 63.55 г/моль + 16 г/моль = 79.55 г/моль\]

Теперь, используя полученное количество вещества меди в молях, мы можем рассчитать массу оксида меди:

\[m = n \cdot М(CuO)\]

\[m = 0.00088 \, моль \cdot 79.55 г/моль\]

\[m = 0.07 г\]

Таким образом, при пропускании 20 литров (н.у.) воздуха над раскаленной стружкой меди, образуется около 0.07 грамм оксида меди (II).