Номер 739, страница 131 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

739. В воде массой 60,0 г растворили оксид серы(IV) объёмом (н. у.) 224 $см^3$. Определите массовую долю кислоты в полученном растворе.

Дано:

$m(H_2O) = 60,0 \text{ г}$
$V(SO_2)_{\text{н.у.}} = 224 \text{ см}^3$

Найти:

$\omega(\text{кислоты}) - ?$

Решение:

При растворении оксида серы(IV) ($SO_2$) в воде ($H_2O$) происходит химическая реакция с образованием сернистой кислоты ($H_2SO_3$). Уравнение реакции выглядит следующим образом:

$SO_2 + H_2O \rightarrow H_2SO_3$

Сначала переведем объем оксида серы(IV) из кубических сантиметров в литры, так как молярный объем газов при нормальных условиях ($V_m$) измеряется в л/моль:

$V(SO_2) = 224 \text{ см}^3 = 0,224 \text{ л}$

Теперь найдем количество вещества (моль) оксида серы(IV), используя значение молярного объема газов при н.у. ($V_m = 22,4 \text{ л/моль}$):

$n(SO_2) = \frac{V(SO_2)}{V_m} = \frac{0,224 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,01 \text{ моль}$

Согласно уравнению реакции, из 1 моль $SO_2$ образуется 1 моль $H_2SO_3$. Это означает, что количество вещества образовавшейся сернистой кислоты равно количеству вещества вступившего в реакцию оксида серы(IV):

$n(H_2SO_3) = n(SO_2) = 0,01 \text{ моль}$

Для нахождения массовой доли кислоты нам понадобится ее масса и масса всего раствора. Вычислим массу сернистой кислоты, зная ее количество вещества и молярную массу.

Молярная масса сернистой кислоты $M(H_2SO_3)$:

$M(H_2SO_3) = 2 \cdot A_r(H) + A_r(S) + 3 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 1 + 32 + 3 \cdot 16 = 82 \text{ г/моль}$

Масса сернистой кислоты $m(H_2SO_3)$:

$m(H_2SO_3) = n(H_2SO_3) \cdot M(H_2SO_3) = 0,01 \text{ моль} \cdot 82 \text{ г/моль} = 0,82 \text{ г}$

Масса конечного раствора складывается из массы исходной воды и массы растворенного оксида серы(IV). Найдем массу $SO_2$, который прореагировал.

Молярная масса оксида серы(IV) $M(SO_2)$:

$M(SO_2) = A_r(S) + 2 \cdot A_r(O) = 32 + 2 \cdot 16 = 64 \text{ г/моль}$

Масса оксида серы(IV) $m(SO_2)$:

$m(SO_2) = n(SO_2) \cdot M(SO_2) = 0,01 \text{ моль} \cdot 64 \text{ г/моль} = 0,64 \text{ г}$

Теперь вычислим общую массу раствора:

$m(\text{раствора}) = m(H_2O) + m(SO_2) = 60,0 \text{ г} + 0,64 \text{ г} = 60,64 \text{ г}$

Наконец, определим массовую долю ($\omega$) сернистой кислоты в полученном растворе:

$\omega(H_2SO_3) = \frac{m(H_2SO_3)}{m(\text{раствора})} = \frac{0,82 \text{ г}}{60,64 \text{ г}} \approx 0,013522...$

Выразим результат в процентах, округлив до сотых, что соответствует трем значащим цифрам в исходных данных:

$\omega(H_2SO_3) \approx 0,0135 \cdot 100\% = 1,35\%$

Ответ: массовая доля кислоты в полученном растворе равна 1,35%.