Номер 874, страница 142 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

874. Какой объём (н. у.) хлороводорода необходим для приготовления соляной кислоты объёмом $4,50 \text{ дм}^3$ с массовой долей HCl $30 \, \%$ и плотностью $1,149 \text{ г/см}^3$?

Дано:

Объем раствора соляной кислоты $V(р-ра~HCl) = 4,50~дм^3$

Массовая доля хлороводорода $ω(HCl) = 30~\% = 0,30$

Плотность раствора соляной кислоты $ρ(р-ра~HCl) = 1,149~г/см^3$

$V(р-ра~HCl) = 4,50~дм^3 = 4,50 \cdot 10^{-3}~м^3$

$ρ(р-ра~HCl) = 1,149~г/см^3 = 1,149 \cdot \frac{10^{-3}~кг}{(10^{-2}~м)^3} = 1149~кг/м^3$

Найти:

$V(HCl,~н. у.)~-~?$

Решение:

1. Найдем массу раствора соляной кислоты. Для удобства расчетов будем использовать объем в кубических сантиметрах ($см^3$) и плотность в граммах на кубический сантиметр ($г/см^3$).

$V(р-ра~HCl) = 4,50~дм^3 = 4500~см^3$

Масса раствора вычисляется по формуле $m = ρ \cdot V$:

$m(р-ра~HCl) = 1,149~г/см^3 \cdot 4500~см^3 = 5170,5~г$

2. Рассчитаем массу чистого хлороводорода (HCl), содержащегося в растворе, исходя из его массовой доли (30 %):

$m(HCl) = m(р-ра~HCl) \cdot ω(HCl) = 5170,5~г \cdot 0,30 = 1551,15~г$

3. Найдем количество вещества (моль) хлороводорода. Сначала определим молярную массу HCl:

$M(HCl) = M(H) + M(Cl) = 1~г/моль + 35,5~г/моль = 36,5~г/моль$

Теперь рассчитаем количество вещества по формуле $n = \frac{m}{M}$:

$n(HCl) = \frac{1551,15~г}{36,5~г/моль} \approx 42,497~моль$

4. Объем любого газа при нормальных условиях (н. у.) можно найти, умножив количество вещества на молярный объем $V_m$, который при н. у. равен $22,4~дм^3/моль$.

$V(HCl,~н. у.) = n(HCl) \cdot V_m = 42,497~моль \cdot 22,4~дм^3/моль \approx 951,93~дм^3$

5. Округлим результат до трех значащих цифр, в соответствии с наименьшей точностью исходных данных ($4,50$ и $1,149$).

$V(HCl,~н. у.) \approx 952~дм^3$

Ответ: необходимый объем хлороводорода (н. у.) составляет $952~дм^3$.