Номер 636, страница 107 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

636. Раствор с массовой долей серной кислоты 40,0 % какой массы следует взять для приготовления раствора объёмом $0,500 \text{ дм}^3$ с молярной концентрацией серной кислоты $0,150 \text{ моль/дм}^3$?

Дано:

Массовая доля серной кислоты в исходном растворе, $w_1(H_2SO_4) = 40.0 \% $

Объём конечного раствора, $V_2 = 0.500 \text{ дм}^3$

Молярная концентрация серной кислоты в конечном растворе, $C_2(H_2SO_4) = 0.150 \text{ моль/дм}^3$

$w_1(H_2SO_4) = 0.400$ (в долях единицы)

$V_2 = 0.500 \text{ дм}^3 = 0.500 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

$C_2(H_2SO_4) = 0.150 \text{ моль/дм}^3 = 150 \text{ моль/м}^3$

Найти:

Массу исходного раствора серной кислоты, $m_{p-pa1}$ — ?

Решение:

1. Сначала найдем количество вещества (моль) серной кислоты ($H_2SO_4$), которое должно содержаться в конечном растворе объёмом $0.500 \text{ дм}^3$. Для этого используем формулу молярной концентрации:

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

Подставим значения для конечного раствора:

$n(H_2SO_4) = C_2 \cdot V_2 = 0.150 \text{ моль/дм}^3 \cdot 0.500 \text{ дм}^3 = 0.075 \text{ моль}$

2. Далее рассчитаем массу этого количества серной кислоты. Для этого нам понадобится молярная масса серной кислоты $M(H_2SO_4)$.

$M(H_2SO_4) = 2 \cdot M(H) + M(S) + 4 \cdot M(O) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$

Теперь найдём массу $H_2SO_4$ по формуле:

$m = n \cdot M$

$m(H_2SO_4) = 0.075 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 7.35 \text{ г}$

3. Эта масса чистой серной кислоты (7.35 г) должна содержаться в исходном растворе с массовой долей 40.0 %. Найдем массу этого раствора ($m_{p-pa1}$), используя формулу массовой доли:

$w = \frac{m_{вещества}}{m_{раствора}} \implies m_{раствора} = \frac{m_{вещества}}{w}$

Массовую долю нужно выразить в долях от единицы: $40.0 \% = 0.400$.

$m_{p-pa1} = \frac{m(H_2SO_4)}{w_1} = \frac{7.35 \text{ г}}{0.400} = 18.375 \text{ г}$

4. Округлим результат с учётом значащих цифр. Так как все исходные данные представлены с тремя значащими цифрами, ответ также следует округлить до трёх значащих цифр.

$m_{p-pa1} \approx 18.4 \text{ г}$

Ответ: для приготовления раствора необходимо взять 18.4 г раствора с массовой долей серной кислоты 40,0 %.