Номер 7, страница 136 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

7. В воде массой 50 г растворили серную кислоту массой 50 г. Рассчитайте массовую долю и молярную концентрацию кислоты в растворе, если его плотность равна $1,395 \text{ г/см}^3$.

Дано:

$m(H_2O) = 50 \text{ г}$

$m(H_2SO_4) = 50 \text{ г}$

$\rho_{р-ра} = 1,395 \text{ г/см}^3$

Перевод в систему СИ:

$m(H_2O) = 0,05 \text{ кг}$

$m(H_2SO_4) = 0,05 \text{ кг}$

$\rho_{р-ра} = 1,395 \text{ г/см}^3 = 1395 \text{ кг/м}^3$

Найти:

$\omega(H_2SO_4) - ?$

$C_M(H_2SO_4) - ?$

Решение:

Расчет массовой доли кислоты ($\omega$)

1. Найдем общую массу раствора ($m_{р-ра}$), которая равна сумме масс растворителя (воды) и растворенного вещества (серной кислоты).

$m_{р-ра} = m(H_2O) + m(H_2SO_4) = 50 \text{ г} + 50 \text{ г} = 100 \text{ г}$

2. Массовая доля растворенного вещества вычисляется по формуле:

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

3. Подставим значения для серной кислоты:

$\omega(H_2SO_4) = \frac{50 \text{ г}}{100 \text{ г}} = 0,5$

Массовую долю также можно выразить в процентах, умножив на 100%:

$0,5 \times 100\% = 50\%$

Ответ: Массовая доля серной кислоты в растворе составляет 0,5 или 50%.

Расчет молярной концентрации ($C_M$)

1. Молярная концентрация определяется по формуле:

$C_M = \frac{n(\text{вещества})}{V(\text{раствора})}$

где $n$ - количество вещества в молях, а $V$ - объем раствора в литрах.

2. Сначала рассчитаем количество вещества серной кислоты ($n(H_2SO_4)$). Для этого нам понадобится молярная масса серной кислоты ($M(H_2SO_4)$).

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

Теперь найдем количество вещества:

$n(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)} = \frac{50 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} \approx 0,5102 \text{ моль}$

3. Далее найдем объем раствора ($V_{р-ра}$), используя его массу ($m_{р-ра} = 100 \text{ г}$) и плотность ($\rho_{р-ра} = 1,395 \text{ г/см}^3$):

$V_{р-ра} = \frac{m_{р-ра}}{\rho_{р-ра}} = \frac{100 \text{ г}}{1,395 \text{ г/см}^3} \approx 71,685 \text{ см}^3$

4. Переведем объем из см³ в литры (1 л = 1000 см³):

$V_{р-ра} = 71,685 \text{ см}^3 = 0,071685 \text{ л}$

5. Теперь можем рассчитать молярную концентрацию:

$C_M(H_2SO_4) = \frac{n(H_2SO_4)}{V_{р-ра}} = \frac{0,5102 \text{ моль}}{0,071685 \text{ л}} \approx 7,117 \text{ моль/л}$

Округлим результат до сотых.

Ответ: Молярная концентрация серной кислоты в растворе равна примерно 7,12 моль/л.