Номер 289, страница 62 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

289. Необходимо приготовить $2,58 \text{ дм}^3$ соляной кислоты с плотностью $1,062 \text{ г/см}^3$ и массовой долей хлороводорода, равной $12,6 \%$. Какие объёмы (н. у.) хлороводорода и воды необходимы для этого?

Дано:

$V_{р-ра}(\text{HCl}) = 2,58 \text{ дм}^3$

$\rho_{р-ра} = 1,062 \text{ г/см}^3$

$\omega(\text{HCl}) = 12,6 \% = 0,126$

Для удобства расчетов переведем объем раствора в см³:

$V_{р-ра}(\text{HCl}) = 2,58 \text{ дм}^3 = 2,58 \cdot 1000 \text{ см}^3 = 2580 \text{ см}^3$

Найти:

$V(\text{HCl})_{\text{н.у.}}$ — ?

$V(\text{H}_2\text{O})$ — ?

Решение:

1. Сначала вычислим массу раствора соляной кислоты, зная его объем и плотность, по формуле $m = \rho \cdot V$:

$m_{р-ра} = V_{р-ра} \cdot \rho_{р-ра} = 2580 \text{ см}^3 \cdot 1,062 \text{ г/см}^3 = 2739,96 \text{ г}$

2. Далее определим массу растворенного вещества — хлороводорода (HCl), используя его массовую долю в растворе:

$m(\text{HCl}) = m_{р-ра} \cdot \omega(\text{HCl}) = 2739,96 \text{ г} \cdot 0,126 \approx 345,24 \text{ г}$

3. Теперь найдем массу растворителя — воды (H₂O) — как разность масс раствора и растворенного вещества:

$m(\text{H}_2\text{O}) = m_{р-ра} - m(\text{HCl}) = 2739,96 \text{ г} - 345,24 \text{ г} = 2394,72 \text{ г}$

4. Чтобы найти объем воды, воспользуемся ее плотностью, которую примем равной $1 \text{ г/см}^3$.

$V(\text{H}_2\text{O}) = \frac{m(\text{H}_2\text{O})}{\rho(\text{H}_2\text{O})} = \frac{2394,72 \text{ г}}{1 \text{ г/см}^3} = 2394,72 \text{ см}^3$

Переведем полученный объем в кубические дециметры (1 дм³ = 1000 см³), округлив до трех значащих цифр:

$V(\text{H}_2\text{O}) = 2,39472 \text{ дм}^3 \approx 2,39 \text{ дм}^3$

5. Для определения объема газообразного хлороводорода (н. у.) необходимо сначала найти его количество вещества. Молярная масса HCl составляет $M(\text{HCl}) = M(\text{H}) + M(\text{Cl}) = 1 + 35,5 = 36,5 \text{ г/моль}$.

$n(\text{HCl}) = \frac{m(\text{HCl})}{M(\text{HCl})} = \frac{345,24 \text{ г}}{36,5 \text{ г/моль}} \approx 9,4586 \text{ моль}$

6. Объем газа при нормальных условиях (н. у.) вычисляется по формуле $V = n \cdot V_m$, где $V_m$ — молярный объем газа, равный $22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}$.

$V(\text{HCl})_{\text{н.у.}} = n(\text{HCl}) \cdot V_m = 9,4586 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ дм}^3/\text{моль} \approx 211,87 \text{ дм}^3$

Округлив до трех значащих цифр, получаем:

$V(\text{HCl})_{\text{н.у.}} \approx 212 \text{ дм}^3$

Ответ: для приготовления 2,58 дм³ раствора соляной кислоты необходимо взять 212 дм³ хлороводорода (при н. у.) и 2,39 дм³ воды.