Номер 7, страница 112 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 3. Дисперсные системы и растворы. Параграф 16. Растворы. Концентрация растворов и способы её выражения - номер 7, страница 112.

Условие.

7. В 200 г воды растворили 30 г уксусной кислоты. Рассчитайте массовую долю кислоты и молярную концентрацию раствора, если его плотность равна $1,02 \text{ г/см}^3$.

Решение.

Решение 2.

Дано:

масса воды $m(H_2O) = 200$ г

масса уксусной кислоты $m(CH_3COOH) = 30$ г

плотность раствора $ρ_{раствора} = 1,02$ г/см³

$m(H_2O) = 0.2$ кг
$m(CH_3COOH) = 0.03$ кг
$ρ_{раствора} = 1,02 \frac{г}{см^3} = 1020 \frac{кг}{м^3}$

Найти:

массовую долю кислоты $ω(CH_3COOH) - ?$

молярную концентрацию раствора $C(CH_3COOH) - ?$

Решение:

Массовая доля кислоты

1. Массовая доля растворенного вещества ($ω$) — это отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора. Сначала найдем общую массу раствора, сложив массу растворителя (воды) и массу растворенного вещества (уксусной кислоты).

$m_{раствора} = m(H_2O) + m(CH_3COOH) = 200 \text{ г} + 30 \text{ г} = 230 \text{ г}$

2. Теперь рассчитаем массовую долю уксусной кислоты в полученном растворе по формуле:

$ω(CH_3COOH) = \frac{m(CH_3COOH)}{m_{раствора}}$

$ω(CH_3COOH) = \frac{30 \text{ г}}{230 \text{ г}} \approx 0.1304$

3. Обычно массовую долю выражают в процентах. Для этого умножим полученное значение на 100%.

$ω(CH_3COOH) \approx 0.1304 \times 100\% = 13.04\%$

Ответ: Массовая доля уксусной кислоты в растворе составляет 13.04%.

Молярная концентрация раствора

1. Молярная концентрация ($\text{C}$) — это отношение количества вещества (в молях) к объему раствора (в литрах). Формула для расчета:

$C = \frac{n(CH_3COOH)}{V_{раствора}}$

2. Найдем количество вещества ($\text{n}$) уксусной кислоты. Для этого нам потребуется молярная масса уксусной кислоты ($M(CH_3COOH)$). Химическая формула уксусной кислоты — $CH_3COOH$.

$M(CH_3COOH) = 2 \times M(C) + 4 \times M(H) + 2 \times M(O) = 2 \times 12 + 4 \times 1 + 2 \times 16 = 60$ г/моль

Теперь можем найти количество вещества:

$n(CH_3COOH) = \frac{m(CH_3COOH)}{M(CH_3COOH)} = \frac{30 \text{ г}}{60 \text{ г/моль}} = 0.5$ моль

3. Найдем объем раствора ($V_{раствора}$), используя его массу, которую мы уже рассчитали, и данную в условии плотность:

$V_{раствора} = \frac{m_{раствора}}{ρ_{раствора}} = \frac{230 \text{ г}}{1.02 \text{ г/см}^3} \approx 225.49$ см³

4. Для расчета молярной концентрации объем раствора необходимо выразить в литрах. Учитывая, что 1 л = 1000 см³, переведем объем:

$V_{раствора} \approx 225.49 \text{ см}^3 = 0.22549$ л

5. Подставим найденные значения количества вещества и объема в формулу молярной концентрации:

$C = \frac{0.5 \text{ моль}}{0.22549 \text{ л}} \approx 2.217$ моль/л

Округляя до сотых, получаем $2.22$ моль/л.

Ответ: Молярная концентрация раствора составляет 2.22 моль/л.