Номер 2, страница 94, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

•2*. В 200 мл воды растворили 2,24 л оксида серы (IV). Рассчитайте процентную концентрацию полученного раствора.

Ответ: 3,94%.

Дано:

$V(H_2O) = 200 \text{ мл}$

$V(SO_2) = 2.24 \text{ л}$

Найти:

$\omega$ — процентную концентрацию раствора

Решение:

Процентная концентрация (массовая доля) вещества в растворе вычисляется по формуле:

$\omega = \frac{m_{растворенного\ вещества}}{m_{раствора}} \times 100\%$

1. Найдем массу растворителя (воды). Плотность воды ($\rho(H_2O)$) приблизительно равна 1 г/мл. Таким образом, масса 200 мл воды составляет:

$m(H_2O) = V(H_2O) \cdot \rho(H_2O) = 200 \text{ мл} \cdot 1 \text{ г/мл} = 200 \text{ г}$

2. Найдем количество вещества (моль) оксида серы (IV). В школьных задачах, если не указано иное, объем газа приводится для нормальных условий (н.у.). При н.у. молярный объем любого газа ($V_m$) составляет 22,4 л/моль.

$n(SO_2) = \frac{V(SO_2)}{V_m} = \frac{2.24 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 0.1 \text{ моль}$

3. Рассчитаем массу растворенного оксида серы (IV). Для этого нам понадобится его молярная масса $M(SO_2)$:

$M(SO_2) = M(S) + 2 \cdot M(O) = 32 + 2 \cdot 16 = 64 \text{ г/моль}$

Теперь найдем массу $SO_2$:

$m(SO_2) = n(SO_2) \cdot M(SO_2) = 0.1 \text{ моль} \cdot 64 \text{ г/моль} = 6.4 \text{ г}$

4. Общая масса полученного раствора равна сумме масс растворителя (воды) и растворенного вещества ($SO_2$):

$m_{раствора} = m(H_2O) + m(SO_2) = 200 \text{ г} + 6.4 \text{ г} = 206.4 \text{ г}$

5. Оксид серы (IV) является кислотным оксидом и при растворении в воде реагирует с ней, образуя сернистую кислоту ($H_2SO_3$). Уравнение реакции:

$SO_2 + H_2o \rightarrow H_2SO_3$

В задачах такого типа под процентной концентрацией конечного раствора обычно подразумевают массовую долю продукта реакции (в данном случае, сернистой кислоты). Найдем массу образовавшейся $H_2SO_3$.

По уравнению реакции, из 1 моль $SO_2$ образуется 1 моль $H_2SO_3$. Следовательно, количество вещества сернистой кислоты равно количеству вещества оксида серы:

$n(H_2SO_3) = n(SO_2) = 0.1 \text{ моль}$

Вычислим молярную массу сернистой кислоты:

$M(H_2SO_3) = 2 \cdot M(H) + M(S) + 3 \cdot M(O) = 2 \cdot 1 + 32 + 3 \cdot 16 = 82 \text{ г/моль}$

Масса образовавшейся кислоты:

$m(H_2SO_3) = n(H_2SO_3) \cdot M(H_2SO_3) = 0.1 \text{ моль} \cdot 82 \text{ г/моль} = 8.2 \text{ г}$

6. Теперь рассчитаем процентную концентрацию раствора, считая растворенным веществом сернистую кислоту:

$\omega(H_2SO_3) = \frac{m(H_2SO_3)}{m_{раствора}} \cdot 100\% = \frac{8.2 \text{ г}}{206.4 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 3.973\%$

Полученное значение (3.97%) очень близко к ответу, приведенному в условии (3.94%). Небольшое расхождение, вероятно, связано с округлением атомных масс или других констант, использованных авторами задачи.

Ответ: 3,97%.