Номер 784, страница 129 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

784. *В воде объёмом $240 \text{ см}^3$ растворили фтороводород массой $0,280 \text{ г}$. Рассчитайте молярную концентрацию фтороводорода в полученном растворе, если его плотность равна $1,01 \text{ г}/\text{см}^3$. Какое число ионов водорода содержится в $1,00 \text{ см}^3$ приготовленного раствора, если степень диссоциации $\text{HF}$ в этом растворе составляет $9,60 \%$?

Дано:

Объем воды, $V(H_2O) = 240 \text{ см}^3$

Масса фтороводорода, $m(HF) = 0,280 \text{ г}$

Плотность раствора, $\rho_{р-ра} = 1,01 \text{ г/см}^3$

Объем пробы раствора, $V_{пробы} = 1,00 \text{ см}^3$

Степень диссоциации, $\alpha = 9,60 \% = 0,0960$

Плотность воды (принимаем), $\rho(H_2O) = 1 \text{ г/см}^3$

Постоянная Авогадро, $N_A = 6,022 \times 10^{23} \text{ моль}^{-1}$

Перевод в систему СИ:

$V(H_2O) = 240 \text{ см}^3 = 240 \times 10^{-6} \text{ м}^3 = 2,40 \times 10^{-4} \text{ м}^3$

$m(HF) = 0,280 \text{ г} = 0,280 \times 10^{-3} \text{ кг} = 2,80 \times 10^{-4} \text{ кг}$

$\rho_{р-ра} = 1,01 \text{ г/см}^3 = 1,01 \times \frac{10^{-3} \text{ кг}}{(10^{-2} \text{ м})^3} = 1010 \text{ кг/м}^3$

$V_{пробы} = 1,00 \text{ см}^3 = 1,00 \times 10^{-6} \text{ м}^3$

Найти:

Молярную концентрацию фтороводорода, $C_M(HF)$ - ?

Число ионов водорода в пробе, $N(H^+)$ - ?

Решение:

Рассчитайте молярную концентрацию фтороводорода в полученном растворе, если его плотность равна 1,01 г/см³.

1. Найдем молярную массу фтороводорода (HF), используя относительные атомные массы водорода (1,01) и фтора (19,00):

$M(HF) = 1,01 \text{ г/моль} + 19,00 \text{ г/моль} = 20,01 \text{ г/моль}$.

2. Рассчитаем количество вещества фтороводорода по формуле $n = m/M$:

$n(HF) = \frac{m(HF)}{M(HF)} = \frac{0,280 \text{ г}}{20,01 \text{ г/моль}} \approx 0,0140 \text{ моль}$.

3. Для нахождения объема раствора необходимо сначала найти его массу. Масса раствора равна сумме масс растворителя (воды) и растворенного вещества (HF).

Масса воды: $m(H_2O) = V(H_2O) \cdot \rho(H_2O) = 240 \text{ см}^3 \cdot 1 \text{ г/см}^3 = 240 \text{ г}$.

Масса раствора: $m_{р-ра} = m(H_2O) + m(HF) = 240 \text{ г} + 0,280 \text{ г} = 240,28 \text{ г}$.

4. Теперь найдем объем раствора, используя его плотность:

$V_{р-ра} = \frac{m_{р-ра}}{\rho_{р-ра}} = \frac{240,28 \text{ г}}{1,01 \text{ г/см}^3} \approx 237,9 \text{ см}^3$.

Для расчета молярной концентрации переведем объем в литры: $V_{р-ра} = 237,9 \text{ см}^3 = 0,2379 \text{ л}$.

5. Рассчитаем молярную концентрацию фтороводорода в растворе по формуле $C_M = n/V$ :

$C_M(HF) = \frac{n(HF)}{V_{р-ра}} = \frac{0,0140 \text{ моль}}{0,2379 \text{ л}} \approx 0,0588 \text{ моль/л}$.

Ответ: молярная концентрация фтороводорода в полученном растворе равна 0,0588 моль/л.

Какое число ионов водорода содержится в 1,00 см³ приготовленного раствора, если степень диссоциации HF в этом растворе составляет 9,60 %?

1. Фтороводород является слабой кислотой и обратимо диссоциирует в водном растворе на ионы:

$HF \rightleftharpoons H^+ + F^-$

2. Концентрация ионов водорода $[H^+]$ связана с общей молярной концентрацией кислоты $C_M(HF)$ и степенью ее диссоциации $\alpha$ соотношением:

$[H^+] = C_M(HF) \cdot \alpha$.

Подставим известные значения, используя результат из предыдущего пункта: $[H^+] = 0,0588 \text{ моль/л} \cdot 0,0960 \approx 0,005645 \text{ моль/л}$.

3. Найдем количество вещества ионов водорода $n(H^+)$ в объеме пробы $V_{пробы} = 1,00 \text{ см}^3 = 0,001 \text{ л}$:

$n(H^+) = [H^+] \cdot V_{пробы} = 0,005645 \text{ моль/л} \cdot 0,001 \text{ л} = 5,645 \times 10^{-6} \text{ моль}$.

4. Рассчитаем число ионов водорода $N(H^+)$, умножив количество вещества на постоянную Авогадро $N_A$:

$N(H^+) = n(H^+) \cdot N_A = 5,645 \times 10^{-6} \text{ моль} \cdot 6,022 \times 10^{23} \text{ моль}^{-1} \approx 3,40 \times 10^{18}$.

Ответ: в 1,00 см³ приготовленного раствора содержится $3,40 \times 10^{18}$ ионов водорода.