Номер 1502, страница 237 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1502. В одном из рецептов маринования грибов говорится, что для приготовления маринада объёмом $1 \text{ дм}^3$ следует взять одну чайную ложку (5,0 г) уксусной эссенции с массовой долей уксусной кислоты 70 %. Рассчитайте молярную концентрацию уксусной кислоты в маринаде.

Дано:

Объём маринада, $V_{раствора} = 1 \, \text{дм}^3$

Масса уксусной эссенции, $m_{эссенции} = 5,0 \, \text{г}$

Массовая доля уксусной кислоты, $\omega(\text{CH}_3\text{COOH}) = 70 \, \%$

$V_{раствора} = 1 \, \text{дм}^3 = 1 \cdot 10^{-3} \, \text{м}^3$

$m_{эссенции} = 5,0 \, \text{г} = 5,0 \cdot 10^{-3} \, \text{кг}$

$\omega(\text{CH}_3\text{COOH}) = 70 \, \% = 0,70$

Найти:

Молярную концентрацию уксусной кислоты, $C(\text{CH}_3\text{COOH})$

Решение:

1. Рассчитаем массу чистой уксусной кислоты ($CH_3COOH$), которая содержится в 5,0 г 70%-ной уксусной эссенции. Масса растворенного вещества равна произведению массы раствора на его массовую долю:

$m(\text{CH}_3\text{COOH}) = m_{эссенции} \cdot \omega(\text{CH}_3\text{COOH})$

$m(\text{CH}_3\text{COOH}) = 5,0 \, \text{г} \cdot 0,70 = 3,5 \, \text{г}$

2. Определим молярную массу уксусной кислоты ($CH_3COOH$). Она складывается из относительных атомных масс элементов (C ≈ 12 г/моль, H ≈ 1 г/моль, O ≈ 16 г/моль):

$M(\text{CH}_3\text{COOH}) = 2 \cdot A_r(\text{C}) + 4 \cdot A_r(\text{H}) + 2 \cdot A_r(\text{O})$

$M(\text{CH}_3\text{COOH}) = 2 \cdot 12 \, \text{г/моль} + 4 \cdot 1 \, \text{г/моль} + 2 \cdot 16 \, \text{г/моль} = 60 \, \text{г/моль}$

3. Найдём количество вещества (число молей) уксусной кислоты, используя её массу и молярную массу:

$n(\text{CH}_3\text{COOH}) = \frac{m(\text{CH}_3\text{COOH})}{M(\text{CH}_3\text{COOH})}$

$n(\text{CH}_3\text{COOH}) = \frac{3,5 \, \text{г}}{60 \, \text{г/моль}} \approx 0,05833 \, \text{моль}$

4. Молярная концентрация ($C$) раствора — это отношение количества растворенного вещества ($n$) к объёму раствора ($V$). Объём маринада равен 1 дм³, что соответствует 1 литру.

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

$C(\text{CH}_3\text{COOH}) = \frac{n(\text{CH}_3\text{COOH})}{V_{раствора}} = \frac{0,05833 \, \text{моль}}{1 \, \text{л}} \approx 0,058 \, \text{моль/л}$

Результат округлён до двух значащих цифр в соответствии с точностью исходных данных (5,0 г и 70 %).

Ответ: молярная концентрация уксусной кислоты в маринаде составляет $0,058 \, \text{моль/л}$.