Номер 960, страница 154 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

960. В воде массой 24,80 г растворили оксид серы(VI) массой 4,66 г. Рассчитайте массовую долю серной кислоты в полученном растворе.

Дано:

масса воды $m(H_2O) = 24,80 \text{ г}$

масса оксида серы(VI) $m(SO_3) = 4,66 \text{ г}$

Найти:

массовую долю серной кислоты $\omega(H_2SO_4)$ в полученном растворе.

Решение:

1. При растворении оксида серы(VI) в воде происходит химическая реакция, в результате которой образуется серная кислота. Составим уравнение реакции:

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, используя относительные атомные массы из Периодической таблицы Д.И. Менделеева (округляя до целых): Ar(S) = 32, Ar(O) = 16, Ar(H) = 1.

Молярная масса оксида серы(VI):

$M(SO_3) = Ar(S) + 3 \cdot Ar(O) = 32 + 3 \cdot 16 = 80 \text{ г/моль}$

Молярная масса серной кислоты:

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

3. Найдем количество вещества (в молях) оксида серы(VI), которое было растворено в воде:

$n(SO_3) = \frac{m(SO_3)}{M(SO_3)} = \frac{4,66 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 0,05825 \text{ моль}$

4. Согласно уравнению реакции, из 1 моль $SO_3$ образуется 1 моль $H_2SO_4$. Следовательно, количество вещества образовавшейся серной кислоты равно количеству вещества прореагировавшего оксида серы(VI):

$n(H_2SO_4) = n(SO_3) = 0,05825 \text{ моль}$

5. Теперь рассчитаем массу серной кислоты, которая образовалась в результате реакции:

$m(H_2SO_4) = n(H_2SO_4) \cdot M(H_2SO_4) = 0,05825 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 5,7085 \text{ г}$

6. Масса конечного раствора складывается из масс исходных компонентов (воды и оксида серы) в соответствии с законом сохранения массы:

$m(\text{раствора}) = m(H_2O) + m(SO_3) = 24,80 \text{ г} + 4,66 \text{ г} = 29,46 \text{ г}$

7. Массовая доля вещества в растворе ($\omega$) вычисляется как отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора. Рассчитаем массовую долю серной кислоты в полученном растворе:

$\omega(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{m(\text{раствора})}$

$\omega(H_2SO_4) = \frac{5,7085 \text{ г}}{29,46 \text{ г}} \approx 0,19377$

Чтобы выразить массовую долю в процентах, необходимо умножить полученное значение на 100%:

$\omega(H_2SO_4) = 0,19377 \cdot 100\% \approx 19,38\%$

Ответ: массовая доля серной кислоты в полученном растворе составляет 19,38 %.