Номер 1501, страница 237 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1501. Пероксид водорода широко используется в повседневной жизни. Однако это вещество постепенно разлагается с образованием воды и кислорода. Раствор массой 100 г с массовой долей пероксида водорода 30 % в результате хранения стал легче на 3,20 г. Рассчитайте массовую долю пероксида водорода в растворе, полученном в результате хранения.

Дано:

Масса исходного раствора, $m_{р-ра1} = 100 \text{ г}$

Массовая доля пероксида водорода в исходном растворе, $\omega_1(H_2O_2) = 30 \% = 0.30$

Уменьшение массы раствора, $\Delta m_{р-ра} = 3.20 \text{ г}$

Найти:

Массовую долю пероксида водорода в конечном растворе, $\omega_2(H_2O_2) - ?$

Решение:

1. Напишем уравнение реакции разложения пероксида водорода:

$2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2 \uparrow$

Раствор стал легче за счет выделения и улетучивания газообразного кислорода. Таким образом, масса выделившегося кислорода равна потере массы раствора.

$m(O_2) = \Delta m_{р-ра} = 3.20 \text{ г}$.

2. Найдем количество вещества выделившегося кислорода. Молярная масса кислорода $M(O_2) = 2 \cdot 16 = 32 \text{ г/моль}$.

$\nu(O_2) = \frac{m(O_2)}{M(O_2)} = \frac{3.20 \text{ г}}{32 \text{ г/моль}} = 0.1 \text{ моль}$.

3. Используя уравнение реакции, определим количество вещества и массу пероксида водорода, который разложился. Стехиометрическое соотношение $\nu(H_2O_2) : \nu(O_2) = 2 : 1$.

$\nu_{разл.}(H_2O_2) = 2 \cdot \nu(O_2) = 2 \cdot 0.1 \text{ моль} = 0.2 \text{ моль}$.

Молярная масса пероксида водорода $M(H_2O_2) = 2 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 34 \text{ г/моль}$.

Масса разложившегося пероксида водорода:

$m_{разл.}(H_2O_2) = \nu_{разл.}(H_2O_2) \cdot M(H_2O_2) = 0.2 \text{ моль} \cdot 34 \text{ г/моль} = 6.8 \text{ г}$.

4. Рассчитаем массу пероксида водорода в исходном растворе:

$m_1(H_2O_2) = m_{р-ра1} \cdot \omega_1(H_2O_2) = 100 \text{ г} \cdot 0.30 = 30 \text{ г}$.

5. Найдем массу пероксида водорода, которая осталась в растворе после хранения:

$m_2(H_2O_2) = m_1(H_2O_2) - m_{разл.}(H_2O_2) = 30 \text{ г} - 6.8 \text{ г} = 23.2 \text{ г}$.

6. Рассчитаем массу конечного раствора. Она уменьшилась на массу выделившегося кислорода:

$m_{р-ра2} = m_{р-ра1} - m(O_2) = 100 \text{ г} - 3.20 \text{ г} = 96.8 \text{ г}$.

7. Теперь можем рассчитать массовую долю пероксида водорода в растворе, полученном в результате хранения:

$\omega_2(H_2O_2) = \frac{m_2(H_2O_2)}{m_{р-ра2}} \cdot 100\% = \frac{23.2 \text{ г}}{96.8 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 23.97\%$.

Ответ: массовая доля пероксида водорода в растворе, полученном в результате хранения, составляет 23.97 %.