Номер 342, страница 72 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

342. Сернистый газ хорошо растворим в холодной воде — в 1 объёме воды растворяется примерно 400 объёмов $SO_2$. Какое число молекул воды приходится на 100 молекул сер-нистой кислоты в таком растворе?

Дано:

Растворимость сернистого газа ($SO₂$) в воде ($H₂O$): 400 объемов $SO₂$ на 1 объем $H₂O$.

$\frac{V(SO₂)}{V(H₂O)} = 400$

Относительное количество молекул сернистой кислоты: 100.

Найти:

Число молекул воды ($N(H₂O)$), приходящееся на 100 молекул сернистой кислоты ($H₂SO₃$).

Решение:

При растворении сернистого газа ($SO₂$) в воде ($H₂O$) образуется сернистая кислота ($H₂SO₃$). Уравнение реакции:

$SO₂ + H₂O \rightarrow H₂SO₃$

Из уравнения реакции следует, что количество вещества образовавшейся сернистой кислоты равно количеству вещества растворенного сернистого газа: $n(H₂SO₃) = n(SO₂)$. Чтобы найти соотношение числа молекул, необходимо рассчитать количество вещества каждого компонента.

Для удобства расчетов примем объем воды $V(H₂O) = 1$ л. Тогда, согласно условию, объем растворенного сернистого газа составит $V(SO₂) = 400$ л.

Рассчитаем количество вещества воды в 1 литре. Плотность холодной воды примем равной $\rho(H₂O) \approx 1000$ г/л. Молярная масса воды $M(H₂O) \approx 18$ г/моль.

Масса воды: $m(H₂O) = V(H₂O) \cdot \rho(H₂O) = 1 \text{ л} \cdot 1000 \text{ г/л} = 1000 \text{ г}$.

Количество вещества воды: $n(H₂O) = \frac{m(H₂O)}{M(H₂O)} = \frac{1000 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} \approx 55,56 \text{ моль}$.

Далее рассчитаем количество вещества сернистого газа в 400 литрах. Будем считать, что газ находится при нормальных условиях (н.у.: 0 °C, 1 атм), при которых молярный объем газа $V_m$ составляет 22,4 л/моль.

Количество вещества сернистого газа: $n(SO₂) = \frac{V(SO₂)}{V_m} = \frac{400 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 17,86 \text{ моль}$.

Так как $n(H₂SO₃) = n(SO₂)$, то количество вещества сернистой кислоты в растворе составляет $n(H₂SO₃) \approx 17,86 \text{ моль}$.

Теперь найдем соотношение числа молекул воды к числу молекул сернистой кислоты. Это соотношение равно соотношению их количеств вещества:

$\frac{N(H₂O)}{N(H₂SO₃)} = \frac{n(H₂O)}{n(H₂SO₃)} \approx \frac{55,56 \text{ моль}}{17,86 \text{ моль}} \approx 3,11$

Это означает, что на 1 молекулу сернистой кислоты в растворе приходится примерно 3,11 молекулы воды. Следовательно, на 100 молекул сернистой кислоты приходится:

$100 \cdot 3,11 = 311$ молекул воды.

Ответ: На 100 молекул сернистой кислоты приходится примерно 311 молекул воды.