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

•2. Медь массой 3,2 г опустили в концентрированный раствор серной кислоты. Выделившийся газ растворили в 50 г воды. Определите массовую долю кислоты в полученном растворе.

Ответ: 7,7%.

Дано:

$m(Cu) = 3.2$ г

$m(H_2O) = 50$ г

Найти:

$ω(кислоты)$ - ?

Решение:

1. Медь реагирует с концентрированной серной кислотой с образованием сульфата меди(II), оксида серы(IV) (сернистого газа) и воды. Запишем уравнение реакции:

$Cu + 2H_2SO_{4(конц.)} \rightarrow CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O$

2. Найдем количество вещества меди ($Cu$). Молярная масса меди $M(Cu) \approx 64$ г/моль.

$n(Cu) = \frac{m(Cu)}{M(Cu)} = \frac{3.2 \text{ г}}{64 \text{ г/моль}} = 0.05$ моль

3. Согласно уравнению реакции, из 1 моль меди образуется 1 моль оксида серы(IV) ($SO_2$). Следовательно, количество вещества выделившегося газа равно количеству вещества меди:

$n(SO_2) = n(Cu) = 0.05$ моль

4. Выделившийся газ ($SO_2$) растворяют в воде, при этом образуется сернистая кислота ($H_2SO_3$):

$SO_2 + H_2o \rightarrow H_2SO_3$

5. Из уравнения реакции следует, что из 1 моль $SO_2$ образуется 1 моль $H_2SO_3$. Значит, количество вещества полученной кислоты равно:

$n(H_2SO_3) = n(SO_2) = 0.05$ моль

6. Рассчитаем массу образовавшейся сернистой кислоты. Молярная масса $H_2SO_3$ составляет:

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

Масса кислоты ($m(H_2SO_3)$) в растворе:

$m(H_2SO_3) = n(H_2SO_3) \cdot M(H_2SO_3) = 0.05 \text{ моль} \cdot 82 \text{ г/моль} = 4.1$ г

7. Масса конечного раствора складывается из массы воды и массы растворенного в ней газа ($SO_2$). Сначала найдем массу $SO_2$. Молярная масса $SO_2$:

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

Масса газа ($m(SO_2)$):

$m(SO_2) = n(SO_2) \cdot M(SO_2) = 0.05 \text{ моль} \cdot 64 \text{ г/моль} = 3.2$ г

Масса конечного раствора:

$m_{раствора} = m(H_2O) + m(SO_2) = 50 \text{ г} + 3.2 \text{ г} = 53.2$ г

8. Определим массовую долю кислоты ($ω$) в полученном растворе по формуле:

$ω(кислоты) = \frac{m(кислоты)}{m_{раствора}} \cdot 100\%$

$ω(H_2SO_3) = \frac{m(H_2SO_3)}{m_{раствора}} \cdot 100\% = \frac{4.1 \text{ г}}{53.2 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 7.7067... \% \approx 7.7\%$

Ответ: массовая доля кислоты в полученном растворе составляет 7,7%.