Номер 511, страница 97 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

511. Определите массовую долю угольной кислоты в растворе, образовавшемся в результате растворения оксида углерода(IV) массой 0,11 г в воде массой 200 г.

Дано:

$m(\text{CO}_2) = 0,11 \text{ г}$

$m(\text{H}_2\text{O}) = 200 \text{ г}$

Перевод в систему СИ:

$m(\text{CO}_2) = 0,00011 \text{ кг}$

$m(\text{H}_2\text{O}) = 0,2 \text{ кг}$

Найти:

$\omega(\text{H}_2\text{CO}_3) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции растворения оксида углерода(IV) в воде с образованием угольной кислоты:

$\text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{CO}_3$

Из уравнения реакции следует, что из 1 моль оксида углерода(IV) образуется 1 моль угольной кислоты.

2. Рассчитаем молярные массы оксида углерода(IV) и угольной кислоты, используя относительные атомные массы элементов: $Ar(\text{C})=12$, $Ar(\text{O})=16$, $Ar(\text{H})=1$.

$M(\text{CO}_2) = 12 + 2 \cdot 16 = 44 \text{ г/моль}$

$M(\text{H}_2\text{CO}_3) = 2 \cdot 1 + 12 + 3 \cdot 16 = 2 + 12 + 48 = 62 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (в молях) оксида углерода(IV), которое было растворено:

$\nu(\text{CO}_2) = \frac{m(\text{CO}_2)}{M(\text{CO}_2)} = \frac{0,11 \text{ г}}{44 \text{ г/моль}} = 0,0025 \text{ моль}$

4. Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции, количество вещества образовавшейся угольной кислоты равно количеству вещества прореагировавшего оксида углерода(IV):

$\nu(\text{H}_2\text{CO}_3) = \nu(\text{CO}_2) = 0,0025 \text{ моль}$

5. Вычислим массу угольной кислоты, которая образовалась в растворе:

$m(\text{H}_2\text{CO}_3) = \nu(\text{H}_2\text{CO}_3) \cdot M(\text{H}_2\text{CO}_3) = 0,0025 \text{ моль} \cdot 62 \text{ г/моль} = 0,155 \text{ г}$

6. Найдем общую массу раствора. Масса раствора равна сумме масс растворителя (воды) и растворенного вещества (оксида углерода(IV)) в соответствии с законом сохранения массы:

$m(\text{раствора}) = m(\text{H}_2\text{O}) + m(\text{CO}_2) = 200 \text{ г} + 0,11 \text{ г} = 200,11 \text{ г}$

7. Рассчитаем массовую долю угольной кислоты в полученном растворе. Массовая доля ($\omega$) вещества в растворе — это отношение массы этого вещества к общей массе раствора:

$\omega(\text{H}_2\text{CO}_3) = \frac{m(\text{H}_2\text{CO}_3)}{m(\text{раствора})} = \frac{0,155 \text{ г}}{200,11 \text{ г}} \approx 0,00077457$

Для выражения массовой доли в процентах, умножим полученное значение на 100%:

$\omega(\text{H}_2\text{CO}_3) = 0,00077457 \cdot 100\% \approx 0,077\%$

Ответ: массовая доля угольной кислоты в растворе составляет примерно 0,077%.