Номер 9, страница 175 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

9. Определите массовую долю вещества в растворе, полученном при растворении хлороводорода объёмом $40 \text{ дм}^3$ (н. у.) в воде объёмом $120 \text{ см}^3$.

Дано:

$V(\text{HCl}) = 40 \text{ дм}^3$ (н. у.)

$V(\text{H}_2\text{O}) = 120 \text{ см}^3$

Константы:

$V_m = 22.4 \text{ дм}^3/\text{моль}$ (молярный объем газа при н. у.)

$\rho(\text{H}_2\text{O}) \approx 1 \text{ г/см}^3$ (плотность воды)

$V(\text{HCl}) = 40 \text{ дм}^3 = 0.04 \text{ м}^3$

$V(\text{H}_2\text{O}) = 120 \text{ см}^3 = 1.2 \times 10^{-4} \text{ м}^3$

$V_m = 22.4 \text{ дм}^3/\text{моль} = 0.0224 \text{ м}^3/\text{моль}$

$\rho(\text{H}_2\text{O}) \approx 1000 \text{ кг/м}^3$

Найти:

$\omega(\text{HCl}) - ?$

Решение:

1. Для определения массовой доли вещества в растворе необходимо найти массу растворенного вещества (хлороводорода, HCl) и массу всего раствора.

2. Найдем массу растворенного вещества — хлороводорода. Так как дан объем газа при нормальных условиях, сначала вычислим его количество вещества ($n$) по формуле:

$n = \frac{V}{V_m}$

$n(\text{HCl}) = \frac{40 \text{ дм}^3}{22.4 \text{ дм}^3/\text{моль}} \approx 1.7857 \text{ моль}$.

3. Зная количество вещества, вычислим массу хлороводорода ($m$). Молярная масса HCl составляет:

$M(\text{HCl}) = M(\text{H}) + M(\text{Cl}) = 1 + 35.5 = 36.5 \text{ г/моль}$.

Массу находим по формуле: $m = n \cdot M$.

$m(\text{HCl}) = 1.7857 \text{ моль} \cdot 36.5 \text{ г/моль} \approx 65.18 \text{ г}$.

4. Найдем массу растворителя — воды ($H_2O$). Плотность воды принимаем равной $1 \text{ г/см}^3$. Массу находим по формуле: $m = V \cdot \rho$.

$m(\text{H}_2\text{O}) = 120 \text{ см}^3 \cdot 1 \text{ г/см}^3 = 120 \text{ г}$.

5. Вычислим общую массу полученного раствора. Она равна сумме масс растворенного вещества и растворителя:

$m(\text{раствора}) = m(\text{HCl}) + m(\text{H}_2\text{O}) = 65.18 \text{ г} + 120 \text{ г} = 185.18 \text{ г}$.

6. Определим массовую долю хлороводорода в растворе по формуле:

$\omega(\text{вещества}) = \frac{m(\text{вещества})}{m(\text{раствора})} \cdot 100\%$

$\omega(\text{HCl}) = \frac{65.18 \text{ г}}{185.18 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 35.2\%$.

Ответ: массовая доля хлороводорода в растворе составляет 35.2%.