Номер 4, страница 98, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

4. Юный химик две совершенно одинаковые полулитровые склянки заполнил соответственно $H_2SO_4$ и $HCl$, при этом забыл пометить надписями содержание склянок. Как, не вынимая пробок, определить, какой из кислот заполнена каждая склянка? Помогите юному химику.

Дано:

Две одинаковые полулитровые склянки ($V = 0.5$ л), одна из которых заполнена серной кислотой ($H_2SO_4$), а другая — соляной кислотой ($HCl$).

Найти:

Способ определения содержимого каждой склянки, не открывая их.

Решение:

Чтобы определить содержимое склянок, не вынимая пробок, необходимо сравнить их по какому-либо физическому свойству, которое можно измерить извне. Поскольку склянки совершенно одинаковы и заполнены одинаковым объемом жидкости, их можно различить по массе.

Масса жидкости ($\text{m}$) связана с ее плотностью ($\rho$) и объемом ($\text{V}$) по формуле $m = \\rho\cdot V$. Общая масса каждой системы "склянка + жидкость" будет зависеть от плотности жидкости внутри, так как массы пустых склянок и объемы жидкостей одинаковы. Система с более плотной жидкостью будет иметь большую массу.

Сравним плотности концентрированных растворов данных кислот, обратившись к справочным данным:

1. Плотность концентрированной серной кислоты ($H_2SO_4$) составляет примерно $\rho_{H_2SO_4} \approx 1,84$ г/см³.

2. Плотность концентрированной соляной кислоты ($HCl$) составляет примерно $\rho_{HCl} \approx 1,2$ г/см³.

Как видно, плотность серной кислоты значительно выше плотности соляной кислоты ($\rho_{H_2SO_4} > \rho_{HCl}$). Следовательно, при равном объеме масса серной кислоты будет больше массы соляной кислоты.

Таким образом, для того чтобы определить, в какой склянке находится какая кислота, необходимо взвесить обе склянки. Склянка, которая окажется тяжелее, содержит серную кислоту. Соответственно, более легкая склянка содержит соляную кислоту. Разница в весе будет достаточно заметной, чтобы ее можно было определить даже без точных весов, просто прикинув вес склянок в руках.

Ответ: Необходимо взвесить обе склянки. Та склянка, которая окажется тяжелее, заполнена серной кислотой ($H_2SO_4$), так как ее плотность (≈1,84 г/см³) значительно выше плотности соляной кислоты ($HCl$, ≈1,2 г/см³). Более легкая склянка содержит соляную кислоту.