Номер 84, страница 25 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

84. Укажите верные утверждения:

a) при упаривании насыщенного раствора его масса уменьшается;

б) для разделения смеси песка с водой следует использовать перекристаллизацию;

в) методом фильтрования нельзя разделить компоненты водного раствора сахара в воде;

г) метод отстаивания используется для разделения неоднородных смесей;

д) с помощью перегонки можно разделить жидкости с одинаковой температурой кипения;

е) массовая доля растворённого вещества равна отношению его массы к массе раствора;

ё) в концентрированном растворе $H_2SO_4$ её массовая доля равна 100 %;

ж) молярная концентрация вещества равна отношению химического количества вещества к объёму раствора;

з) если оксид серы(VI) массой 20 г растворить в воде 80 г, то массовая доля растворённого вещества в полученном растворе будет равна 20 %;

и) при охлаждении насыщенного водного раствора сульфата меди(II) выпадает осадок $CuSO_4$.

а) При упаривании любого раствора, в том числе и насыщенного, происходит испарение растворителя (например, воды). Уменьшение количества растворителя при неизменном количестве растворенного вещества (до начала кристаллизации) приводит к уменьшению общей массы раствора.

Ответ: верно.

б) Смесь песка с водой является гетерогенной (неоднородной) суспензией. Песок — твердое вещество, нерастворимое в воде. Для разделения таких смесей используют методы, основанные на разнице в плотности и агрегатном состоянии, такие как отстаивание или фильтрование. Перекристаллизация — это метод очистки твердых растворимых веществ, основанный на различии их растворимости в растворителе при разных температурах.

Ответ: неверно.

в) Водный раствор сахара — это гомогенный (однородный) раствор, в котором частицы сахара (молекулы) равномерно распределены в растворителе (воде) и имеют размеры, сопоставимые с размерами молекул воды. Поры фильтра значительно больше размеров молекул, поэтому молекулы сахара и воды свободно проходят через фильтр. Разделить такую смесь можно, например, выпариванием.

Ответ: верно.

г) Метод отстаивания основан на самопроизвольном разделении неоднородных смесей под действием силы тяжести. Компоненты смеси должны иметь разную плотность. Например, более плотные твердые частицы (песок) оседают на дно, а менее плотная жидкость (масло) всплывает на поверхность воды. Таким образом, метод используется именно для неоднородных смесей.

Ответ: верно.

д) Перегонка (дистилляция) — это метод разделения жидких смесей, основанный на различии в температурах кипения их компонентов. Жидкость с более низкой температурой кипения испаряется первой, ее пары отводятся и конденсируются. Если температуры кипения жидкостей одинаковы, их невозможно разделить этим методом.

Ответ: неверно.

е) Массовая доля растворённого вещества $(\omega)$ — это безразмерная величина, которая по определению равна отношению массы растворённого вещества $(m_{вещества})$ к общей массе раствора $(m_{раствора})$. Формула: $\omega = \frac{m_{вещества}}{m_{раствора}}$. Часто выражается в процентах.

Ответ: верно.

ё) Концентрированный раствор — это раствор с высокой концентрацией растворённого вещества, но он всё же содержит растворитель (в данном случае воду). Массовая доля 100 % соответствует чистому веществу, а не раствору. Например, концентрированная серная кислота, используемая в лабораториях, обычно имеет массовую долю около 98 %.

Ответ: неверно.

ж) Молярная концентрация (молярность, $C_M$) — это физико-химическая величина, которая по определению равна отношению количества растворённого вещества $(n)$ к объёму раствора $(V)$. Формула: $C_M = \frac{n}{V}$. Единицы измерения — моль/л.

Ответ: верно.

з) Для проверки этого утверждения необходимо провести расчет. Оксид серы(VI) реагирует с водой с образованием серной кислоты, которая и является растворённым веществом.

Дано:

$m(\text{SO}_3) = 20 \text{ г}$

$m(\text{H}_2\text{O}) = 80 \text{ г}$

Найти:

$\omega(\text{растворённого вещества})$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции:

$\text{SO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4$

В полученном растворе растворённым веществом является серная кислота $\text{H}_2\text{SO}_4$.

2. Найдём молярные массы веществ:

$M(\text{SO}_3) = 32 + 3 \cdot 16 = 80 \text{ г/моль}$

$M(\text{H}_2\text{SO}_4) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$

3. Рассчитаем количество вещества оксида серы(VI):

$n(\text{SO}_3) = \frac{m(\text{SO}_3)}{M(\text{SO}_3)} = \frac{20 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 0.25 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции, из 1 моль $\text{SO}_3$ образуется 1 моль $\text{H}_2\text{SO}_4$. Следовательно, $n(\text{H}_2\text{SO}_4) = n(\text{SO}_3) = 0.25 \text{ моль}$.

5. Рассчитаем массу образовавшейся серной кислоты (массу растворённого вещества):

$m(\text{H}_2\text{SO}_4) = n(\text{H}_2\text{SO}_4) \cdot M(\text{H}_2\text{SO}_4) = 0.25 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 24.5 \text{ г}$

6. Масса полученного раствора равна сумме масс исходных реагентов (согласно закону сохранения массы):

$m(\text{раствора}) = m(\text{SO}_3) + m(\text{H}_2\text{O}) = 20 \text{ г} + 80 \text{ г} = 100 \text{ г}$

7. Рассчитаем массовую долю серной кислоты в полученном растворе:

$\omega(\text{H}_2\text{SO}_4) = \frac{m(\text{H}_2\text{SO}_4)}{m(\text{раствора})} \cdot 100\% = \frac{24.5 \text{ г}}{100 \text{ г}} \cdot 100\% = 24.5\%$

Полученное значение 24.5 % не равно 20 %.

Ответ: неверно.

и) Растворимость большинства твёрдых солей, включая сульфат меди(II) $(\text{CuSO}_4)$, в воде уменьшается при понижении температуры. Поэтому при охлаждении насыщенного раствора он становится пересыщенным, и избыток соли выпадает в осадок. В случае водного раствора сульфата меди(II) осадок представляет собой кристаллогидрат — пентагидрат сульфата меди(II) $(\text{CuSO}_4 \cdot 5\text{H}_2\text{O})$. Однако утверждение о том, что выпадает осадок сульфата меди, в целом является верным по сути описываемого явления, так как основной компонент осадка — сульфат меди.

Ответ: верно.