Номер 761, страница 133 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

761. Рассчитайте молярную концентрацию $HCl$ в соляной кислоте с массовой долей хлороводорода $0,150$ и плотностью $1,072 \text{ г/см}^3$.

Дано:

Массовая доля хлороводорода $ω(\text{HCl}) = 0,150$

Плотность раствора соляной кислоты $ρ = 1,072 \text{ г/см}^3$

Переведем плотность в единицы, удобные для расчета молярной концентрации (г/л):
$ρ = 1,072 \frac{\text{г}}{\text{см}^3} = 1,072 \frac{\text{г}}{0,001 \text{ л}} = 1072 \frac{\text{г}}{\text{л}}$

Найти:

Молярную концентрацию HCl: $C(\text{HCl})$

Решение:

Молярная концентрация $C$ определяется формулой:

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

где $n$ — количество вещества растворенного компонента (в молях), а $V$ — объем раствора (в литрах).

Для удобства расчетов возьмем объем раствора, равный 1 литру ($V = 1 \text{ л}$).

1. Найдем массу 1 литра раствора соляной кислоты, используя его плотность:

$m_{\text{р-ра}} = ρ \times V = 1072 \frac{\text{г}}{\text{л}} \times 1 \text{ л} = 1072 \text{ г}$

2. Рассчитаем массу чистого хлороводорода (HCl) в этом растворе, используя его массовую долю:

$m(\text{HCl}) = m_{\text{р-ра}} \times ω(\text{HCl}) = 1072 \text{ г} \times 0,150 = 160,8 \text{ г}$

3. Вычислим молярную массу хлороводорода $M(\text{HCl})$:

$M(\text{HCl}) = M(\text{H}) + M(\text{Cl}) \approx 1 + 35,5 = 36,5 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (число молей) хлороводорода в 1 литре раствора:

$n(\text{HCl}) = \frac{m(\text{HCl})}{M(\text{HCl})} = \frac{160,8 \text{ г}}{36,5 \frac{\text{г}}{\text{моль}}} \approx 4,405 \text{ моль}$

5. Так как это количество вещества содержится в 1 литре раствора, молярная концентрация численно равна количеству вещества:

$C(\text{HCl}) = \frac{n(\text{HCl})}{V} = \frac{4,405 \text{ моль}}{1 \text{ л}} = 4,405 \text{ моль/л}$

Округляя результат до трех значащих цифр (как в исходных данных), получаем:

$C(\text{HCl}) \approx 4,41 \text{ моль/л}$

Можно также использовать общую формулу для пересчета массовой доли в молярную концентрацию:

$C = \frac{ρ \times ω \times 1000}{M}$

где $ρ$ в г/см³, $ω$ в долях от единицы, $M$ в г/моль. Множитель 1000 нужен для перевода см³ в литры.

$C(\text{HCl}) = \frac{1,072 \frac{\text{г}}{\text{см}^3} \times 0,150 \times 1000 \frac{\text{см}^3}{\text{л}}}{36,5 \frac{\text{г}}{\text{моль}}} = \frac{160,8}{36,5} \frac{\text{моль}}{\text{л}} \approx 4,41 \text{ моль/л}$

Ответ: Молярная концентрация HCl в данном растворе соляной кислоты составляет приблизительно 4,41 моль/л.