Номер 1204, страница 187 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1204. При комнатных условиях в 1 объёме воды растворяется 1 объём углекислого газа. Какое химическое количество углекислого газа необходимо для получения его насыщенного водного раствора объёмом $1 \text{ см}^3$? Изменением объёма при растворении следует пренебречь.

Дано:

$V_{раствора} = 1 \text{ см}^3$

Растворимость $CO_2$: 1 объем $CO_2$ в 1 объеме $H_2O$

Условия: комнатные

Изменением объема при растворении пренебречь.

$V_{раствора} = 1 \text{ см}^3 = 1 \cdot 10^{-6} \text{ м}^3$

Найти:

$n(CO_2)$ — ?

Решение:

По условию задачи, изменением объёма при растворении следует пренебречь. Это означает, что объём конечного насыщенного раствора равен объёму взятого растворителя — воды.

$V(H_2O) = V_{раствора} = 1 \text{ см}^3$

В условии сказано, что при комнатных условиях в 1 объёме воды растворяется 1 объём углекислого газа. Следовательно, для получения насыщенного раствора в $1 \text{ см}^3$ воды необходимо растворить $1 \text{ см}^3$ углекислого газа ($CO_2$).

$V(CO_2) = V(H_2O) = 1 \text{ см}^3$

Чтобы найти химическое количество углекислого газа, воспользуемся формулой, связывающей объём газа ($V$) и его количество вещества ($n$) через молярный объём ($V_m$):

$n = \frac{V}{V_m}$

Задача дана для "комнатных условий", которые отличаются от "нормальных условий" (н.у.). При нормальных условиях ($0^\circ C$, 1 атм) молярный объём газа $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$. Для комнатных условий (приблизительно $20^\circ C$, 1 атм) молярный объём газа принимают равным $V_m \approx 24.0 \text{ л/моль}$.

Переведём молярный объём в $см^3/моль$:

$V_m = 24.0 \frac{\text{л}}{\text{моль}} = 24.0 \frac{\text{дм}^3}{\text{моль}} = 24000 \frac{\text{см}^3}{\text{моль}}$

Теперь рассчитаем химическое количество $CO_2$:

$n(CO_2) = \frac{1 \text{ см}^3}{24000 \text{ см}^3/\text{моль}} \approx 0.00004167 \text{ моль}$

Выразим результат в стандартной форме:

$n(CO_2) \approx 4.17 \cdot 10^{-5} \text{ моль}$

Ответ: для получения $1 \text{ см}^3$ насыщенного водного раствора углекислого газа необходимо approximately $4.17 \cdot 10^{-5}$ моль $CO_2$.