Номер 202, страница 47 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

202. Хлороводород объёмом (н. у.) 5,66 дм$^\text{3}$ был полностью поглощён соляной кислотой массой 48,8 г с массовой долей хлороводорода 6,54 %. Рассчитайте массовую долю хлороводорода в полученном растворе.

Дано:

Объем хлороводорода, $V(\text{HCl}_{\text{газ}}) = 5,66 \text{ дм}^3$ (н. у.)

Масса исходного раствора соляной кислоты, $m_1(\text{р-ра}) = 48,8 \text{ г}$

Массовая доля HCl в исходном растворе, $\omega_1(\text{HCl}) = 6,54 \% = 0,0654$

$V(\text{HCl}_{\text{газ}}) = 5,66 \times 10^{-3} \text{ м}^3$

$m_1(\text{р-ра}) = 48,8 \times 10^{-3} \text{ кг}$

Найти:

Массовую долю HCl в полученном растворе, $\omega_2(\text{HCl})$

Решение:

1. Определим количество вещества (моль) хлороводорода, который был поглощен раствором. Так как объем дан при нормальных условиях (н. у.), используем молярный объем газа $V_m = 22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}$.

$n(\text{HCl}_{\text{газ}}) = \frac{V(\text{HCl}_{\text{газ}})}{V_m} = \frac{5,66 \text{ дм}^3}{22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}} \approx 0,2527 \text{ моль}$

2. Найдем массу поглощенного газообразного хлороводорода. Для этого вычислим молярную массу HCl и умножим на количество вещества.

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

$m(\text{HCl}_{\text{газ}}) = n(\text{HCl}_{\text{газ}}) \times M(\text{HCl}) = 0,2527 \text{ моль} \times 36,5 \text{ г/моль} \approx 9,22 \text{ г}$

3. Рассчитаем массу хлороводорода, которая изначально содержалась в 48,8 г раствора соляной кислоты.

$m_1(\text{HCl}) = m_1(\text{р-ра}) \times \omega_1(\text{HCl}) = 48,8 \text{ г} \times 0,0654 \approx 3,19 \text{ г}$

4. Теперь можно найти общую массу хлороводорода в конечном растворе, сложив массу HCl из исходного раствора и массу поглощенного газа.

$m_2(\text{HCl}) = m_1(\text{HCl}) + m(\text{HCl}_{\text{газ}}) = 3,19 \text{ г} + 9,22 \text{ г} = 12,41 \text{ г}$

5. Масса конечного раствора будет равна сумме массы исходного раствора и массы поглощенного газа.

$m_2(\text{р-ра}) = m_1(\text{р-ра}) + m(\text{HCl}_{\text{газ}}) = 48,8 \text{ г} + 9,22 \text{ г} = 58,02 \text{ г}$

6. Наконец, рассчитаем массовую долю хлороводорода в полученном растворе по формуле:

$\omega_2(\text{HCl}) = \frac{m_2(\text{HCl})}{m_2(\text{р-ра})} \times 100\%$

$\omega_2(\text{HCl}) = \frac{12,41 \text{ г}}{58,02 \text{ г}} \times 100\% \approx 21,39\%$

Для более точного расчета можно не округлять промежуточные значения:

$m(\text{HCl}_{\text{газ}}) = \frac{5,66}{22,4} \times 36,5 \approx 9,2228 \text{ г}$

$m_1(\text{HCl}) = 48,8 \times 0,0654 = 3,19152 \text{ г}$

$m_2(\text{HCl}) = 9,2228 + 3,19152 = 12,41432 \text{ г}$

$m_2(\text{р-ра}) = 48,8 + 9,2228 = 58,0228 \text{ г}$

$\omega_2(\text{HCl}) = \frac{12,41432}{58,0228} \times 100\% \approx 21,40\%$

Ответ: массовая доля хлороводорода в полученном растворе составляет 21,4 %.