Номер 828, страница 136 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

828. *Раствор пероксида водорода объёмом $35,8 \text{ см}^3$ и плотностью $1,041 \text{ г/см}^3$ длительное время хранился в лаборатории. За время хранения его масса уменьшилась на $366 \text{ мг}$ (испарения воды не происходило). Чему была равна массовая доля пероксида водорода в исходном растворе, если в конечном растворе она оказалась равной $3,44 \%$?

Дано:

$V_{р-ра1}(H_2O_2) = 35,8 \text{ см}^3$

$\rho_{р-ра1} = 1,041 \text{ г/см}^3$

$\Delta m_{р-ра} = 366 \text{ мг} = 0,366 \text{ г}$

$\omega_2(H_2O_2) = 3,44 \% = 0,0344$

Найти:

$\omega_1(H_2O_2) - ?$

Решение:

1. Уменьшение массы раствора произошло из-за разложения пероксида водорода и выделения газообразного кислорода. По условию, испарением воды можно пренебречь. Уравнение реакции разложения:

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

2. Масса выделившегося кислорода равна убыли массы раствора:

$m(O_2) = \Delta m_{р-ра} = 0,366 \text{ г}$

3. Вычислим начальную массу раствора пероксида водорода:

$m_{р-ра1} = V_{р-ра1} \times \rho_{р-ра1} = 35,8 \text{ см}^3 \times 1,041 \text{ г/см}^3 = 37,2678 \text{ г}$

4. Вычислим конечную массу раствора после хранения:

$m_{р-ра2} = m_{р-ра1} - m(O_2) = 37,2678 \text{ г} - 0,366 \text{ г} = 36,9018 \text{ г}$

5. Используя конечную массовую долю, найдем массу пероксида водорода, оставшуюся в растворе:

$m_2(H_2O_2) = m_{р-ра2} \times \omega_2(H_2O_2) = 36,9018 \text{ г} \times 0,0344 = 1,26972192 \text{ г}$

6. По уравнению реакции найдем массу разложившегося пероксида водорода. Молярные массы: $M(H_2O_2) = 34 \text{ г/моль}$, $M(O_2) = 32 \text{ г/моль}$. Из стехиометрического соотношения масс:

$\frac{m(H_2O_2)_{\text{разл.}}}{2 \times M(H_2O_2)} = \frac{m(O_2)}{M(O_2)}$

Отсюда масса разложившегося пероксида водорода:

$m(H_2O_2)_{\text{разл.}} = \frac{2 \times M(H_2O_2) \times m(O_2)}{M(O_2)} = \frac{2 \times 34 \text{ г/моль} \times 0,366 \text{ г}}{32 \text{ г/моль}} = 0,77775 \text{ г}$

7. Начальная масса пероксида водорода в растворе равна сумме массы оставшегося и массы разложившегося пероксида:

$m_1(H_2O_2) = m_2(H_2O_2) + m(H_2O_2)_{\text{разл.}} = 1,26972192 \text{ г} + 0,77775 \text{ г} = 2,04747192 \text{ г}$

8. Найдем исходную массовую долю пероксида водорода:

$\omega_1(H_2O_2) = \frac{m_1(H_2O_2)}{m_{р-ра1}} = \frac{2,04747192 \text{ г}}{37,2678 \text{ г}} \approx 0,05494$

В процентах это составляет:

$0,05494 \times 100\% \approx 5,49\%$

Ответ: 5,49 %.