Номер 141, страница 206 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.141. Раствор серной кислоты с массовой долей 20%, массой 49 г разбавили водой до 100 мл. Определите молярность полученного раствора.

Дано:

Массовая доля $H_2SO_4$ в исходном растворе, $\omega_1(H_2SO_4) = 20\%$

Масса исходного раствора, $m_{р-ра\;1} = 49 \text{ г}$

Объем конечного раствора, $V_{р-ра\;2} = 100 \text{ мл}$

$m_{р-ра\;1} = 0.049 \text{ кг}$

$V_{р-ра\;2} = 100 \cdot 10^{-6} \text{ м}^3 = 0.1 \text{ л}$

Найти:

Молярность полученного раствора $C_M(H_2SO_4) - ?$

Решение:

1. Сначала определим массу чистой серной кислоты ($H_2SO_4$) в исходном растворе. Масса растворенного вещества равна произведению массы раствора на его массовую долю, выраженную в долях от единицы.

$\omega_1(H_2SO_4) = 20\% = 0.2$

$m(H_2SO_4) = m_{р-ра\;1} \cdot \omega_1(H_2SO_4) = 49 \text{ г} \cdot 0.2 = 9.8 \text{ г}$

2. Далее вычислим количество вещества (в молях) серной кислоты. Для этого нам понадобится молярная масса серной кислоты $M(H_2SO_4)$, которая рассчитывается на основе относительных атомных масс элементов.

$M(H_2SO_4) = 2 \cdot A_r(H) + A_r(S) + 4 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$

Теперь найдем количество вещества $n(H_2SO_4)$:

$n(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)} = \frac{9.8 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} = 0.1 \text{ моль}$

3. При разбавлении раствора водой количество растворенного вещества (в данном случае, серной кислоты) не изменяется, оно остается равным 0.1 моль. Изменяется только общий объем раствора. Молярность (или молярная концентрация $C_M$) – это отношение количества вещества к объему раствора, выраженному в литрах.

Объем конечного раствора $V_{р-ра\;2}$ по условию равен 100 мл. Переведем его в литры:

$V_{р-ра\;2} = 100 \text{ мл} = 0.1 \text{ л}$

Теперь можем рассчитать молярность полученного раствора:

$C_M = \frac{n(H_2SO_4)}{V_{р-ра\;2}} = \frac{0.1 \text{ моль}}{0.1 \text{ л}} = 1 \text{ моль/л}$

Ответ: молярность полученного раствора составляет 1 моль/л.