Номер 7, страница 103 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 22. Химические источники тока. Глава V. Электрохимические реакции - номер 7, страница 103.

Условие.

7*. Для зарядки аккумулятора требуется серная кислота объёмом 5 л с массовой долей кислоты 20 %. Какая масса серной кислоты с массовой долей кислоты 95 % потребуется для приготовления такого объёма кислоты плотностью 1,142 г/мл?

Решение.

Решение 2.

Дано:

Объем конечного раствора (раствор 1), $V_1 = 5 \text{ л}$
Массовая доля кислоты в конечном растворе, $w_1 = 20\%$
Плотность конечного раствора, $\rho_1 = 1,142 \text{ г/мл}$
Массовая доля кислоты в исходном растворе (раствор 2), $w_2 = 95\%$

Переведем данные в согласованные единицы:
$V_1 = 5 \text{ л} = 5000 \text{ мл}$
$w_1 = 20\% = 0,20$
$w_2 = 95\% = 0,95$

Найти:

Массу исходного 95%-го раствора, $m_2$ - ?

Решение:

1. Сначала найдем массу конечного 20%-го раствора серной кислоты ($m_1$), который необходимо приготовить. Для этого используем формулу, связывающую массу, плотность и объем: $m = \rho \cdot V$.

$m_1 = \rho_1 \cdot V_1 = 1,142 \text{ г/мл} \cdot 5000 \text{ мл} = 5710 \text{ г}$

2. Далее рассчитаем массу чистой серной кислоты ($m_{H_2SO_4}$), которая содержится в этом растворе. Массовая доля ($w$) определяется как отношение массы растворенного вещества к массе всего раствора: $w = \frac{m_{вещества}}{m_{раствора}}$. Отсюда, масса вещества равна произведению массы раствора на массовую долю.

$m_{H_2SO_4} = m_1 \cdot w_1 = 5710 \text{ г} \cdot 0,20 = 1142 \text{ г}$

3. При разбавлении концентрированного раствора водой масса растворенного вещества (в данном случае, чистой серной кислоты) не изменяется. Это означает, что вся масса чистой кислоты (1142 г), необходимая для конечного раствора, должна быть взята из исходного 95%-го раствора.

4. Теперь найдем, какую массу 95%-го раствора ($m_2$) необходимо взять, чтобы в ней содержалось 1142 г чистой серной кислоты. Для этого воспользуемся той же формулой для массовой доли, выразив из нее массу раствора: $m_{раствора} = \frac{m_{вещества}}{w}$.

$m_2 = \frac{m_{H_2SO_4}}{w_2} = \frac{1142 \text{ г}}{0,95} \approx 1202,1 \text{ г}$

Эту массу можно также выразить в килограммах: $1202,1 \text{ г} = 1,2021 \text{ кг}$.

Ответ: для приготовления требуемого раствора потребуется 1202,1 г (или ~1,2 кг) серной кислоты с массовой долей 95%.