Номер 266, страница 60 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

266. В одном объёме воды при н. у. может раствориться примерно 400 объёмов хлороводорода. Хлороводород какой максимальной массой может раствориться в воде объёмом $ 40,0 \text{ см}^3 $ при н. у. и чему будет равна его массовая доля в полученном растворе?

Дано:

$V(H_2O) = 40,0 \text{ см}^3$

Растворимость $HCl$: $400$ объемов газа на $1$ объем воды

Условия: нормальные (н. у.)

Найти:

$m(HCl)_{max} - ?$

$\omega(HCl) - ?$

Решение:

1. Найдем максимальный объем хлороводорода ($HCl$), который может раствориться в заданном объеме воды. Объем воды составляет $40,0 \text{ см}^3$. Переведем этот объем в литры для удобства дальнейших расчетов:

$V(H_2O) = 40,0 \text{ см}^3 = 0,0400 \text{ л}$

Согласно условию, в одном объеме воды растворяется 400 объемов хлороводорода, следовательно:

$V(HCl) = 400 \cdot V(H_2O) = 400 \cdot 0,0400 \text{ л} = 16,0 \text{ л}$

2. Зная объем хлороводорода при нормальных условиях (н. у.), найдем его количество вещества ($n$). Молярный объем любого газа при н. у. ($V_m$) равен $22,4$ л/моль.

$n(HCl) = \frac{V(HCl)}{V_m} = \frac{16,0 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 0,7143 \text{ моль}$

3. Рассчитаем молярную массу хлороводорода ($M$).

$M(HCl) = M(H) + M(Cl) = 1,0 \text{ г/моль} + 35,5 \text{ г/моль} = 36,5 \text{ г/моль}$

4. Теперь можно найти максимальную массу хлороводорода, которая растворится в воде:

$m(HCl) = n(HCl) \cdot M(HCl) = 0,7143 \text{ моль} \cdot 36,5 \text{ г/моль} \approx 26,07 \text{ г}$

Округлим результат до трех значащих цифр, так как исходные данные ($40,0 \text{ см}^3$) заданы с такой точностью: $m(HCl) \approx 26,1 \text{ г}$.

5. Для расчета массовой доли $HCl$ в растворе нам нужна масса всего раствора. Сначала найдем массу воды. Плотность воды при н. у. (0 °C) близка к $1,00 \text{ г/см}^3$.

$m(H_2O) = V(H_2O) \cdot \rho(H_2O) = 40,0 \text{ см}^3 \cdot 1,00 \text{ г/см}^3 = 40,0 \text{ г}$

6. Масса полученного раствора — это сумма масс растворенного вещества ($HCl$) и растворителя ($H_2O$).

$m(\text{раствора}) = m(HCl) + m(H_2O) = 26,07 \text{ г} + 40,0 \text{ г} = 66,07 \text{ г}$

7. Наконец, вычислим массовую долю ($\omega$) хлороводорода в растворе по формуле:

$\omega(HCl) = \frac{m(HCl)}{m(\text{раствора})} \cdot 100\% = \frac{26,07 \text{ г}}{66,07 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 39,46\%$

Округляя до трех значащих цифр, получаем $\omega(HCl) \approx 39,5\%$.

Ответ: максимальная масса хлороводорода, которая может раствориться, составляет $26,1 \text{ г}$, а его массовая доля в полученном растворе равна $39,5\%$.