Номер 644, страница 143 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

644. Какой объем (н. у.) муравьиного альдегида необходимо растворить в 200 мл воды, чтобы получить раствор с массовой долей альдегида 15 %?

Дано:

$V(\text{H}_2\text{O}) = 200 \text{ мл}$

$ω(\text{HCHO}) = 15\% = 0.15$

Условия: нормальные (н. у.)

Найти:

$V(\text{HCHO}) - ?$

Решение:

1. Найдем массу воды. Плотность воды $\rho(\text{H}_2\text{O})$ принимаем равной $1 \text{ г/мл}$.

$m(\text{H}_2\text{O}) = V(\text{H}_2\text{O}) \cdot \rho(\text{H}_2\text{O}) = 200 \text{ мл} \cdot 1 \text{ г/мл} = 200 \text{ г}$

2. Массовая доля растворенного вещества $ω$ определяется по формуле:

$ω(\text{вещества}) = \frac{m(\text{вещества})}{m(\text{раствора})}$

где $m(\text{раствора}) = m(\text{вещества}) + m(\text{растворителя})$.

Пусть масса муравьиного альдегида (HCHO), которую нужно растворить, равна $x$. Тогда масса полученного раствора будет равна $(200 + x)$ г. Подставим известные значения в формулу массовой доли:

$0.15 = \frac{x}{200 + x}$

Решим это уравнение относительно $x$:

$0.15 \cdot (200 + x) = x$

$30 + 0.15x = x$

$30 = x - 0.15x$

$30 = 0.85x$

$x = \frac{30}{0.85} \approx 35.294 \text{ г}$

Таким образом, для приготовления раствора требуется масса муравьиного альдегида $m(\text{HCHO}) \approx 35.294 \text{ г}$.

3. Вычислим количество вещества (моль) муравьиного альдегида. Для этого сначала найдем его молярную массу $M(\text{HCHO})$.

$M(\text{HCHO}) = M(\text{C}) + 2 \cdot M(\text{H}) + M(\text{O}) = 12 + 2 \cdot 1 + 16 = 30 \text{ г/моль}$

Теперь найдем количество вещества $n(\text{HCHO})$:

$n(\text{HCHO}) = \frac{m(\text{HCHO})}{M(\text{HCHO})} = \frac{35.294 \text{ г}}{30 \text{ г/моль}} \approx 1.1765 \text{ моль}$

4. Найдем объем муравьиного альдегида при нормальных условиях (н. у.). Согласно закону Авогадро, молярный объем любого газа при н. у. ($V_m$) составляет $22.4 \text{ л/моль}$.

$V(\text{HCHO}) = n(\text{HCHO}) \cdot V_m = 1.1765 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} \approx 26.35 \text{ л}$

Ответ: необходимо растворить $26.35 \text{ л}$ муравьиного альдегида.