Страница 85 - гдз по химии 8 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

3. К 150 мл 25 %-ного раствора серной кислоты ($ \rho = 1,2 \text{ г/мл} $) добавили 30 г кислоты той же концентрации. Рассчитайте массовую долю кислоты в получившемся растворе и количество вещества кислоты в нём.

Дано:

Решение:

Дано:

Раствор 1 (исходный):

Объем, $V_1 = 150 \text{ мл}$

Массовая доля $H_2SO_4$, $\omega_1 = 25 \% = 0.25$

Плотность, $\rho_1 = 1.2 \text{ г/мл}$

Раствор 2 (добавленный):

Масса, $m_{р-ра2} = 30 \text{ г}$

Массовая доля $H_2SO_4$, $\omega_2 = 25 \% = 0.25$

Перевод в СИ:

$V_1 = 150 \text{ мл} = 150 \cdot 10^{-6} \text{ м}^3 = 1.5 \cdot 10^{-4} \text{ м}^3$

$\rho_1 = 1.2 \text{ г/мл} = 1200 \text{ кг/м}^3$

$m_{р-ра2} = 30 \text{ г} = 0.03 \text{ кг}$

Найти:

1. Массовую долю кислоты в получившемся растворе, $\omega_{конечн}$

2. Количество вещества кислоты в нём, $n_{конечн}$

Решение:

Расчет массовой доли кислоты в получившемся растворе

1. Найдем массу первого раствора серной кислоты ($m_{р-ра1}$), используя его объем и плотность. Для удобства расчетов будем использовать граммы и миллилитры.

$m_{р-ра1} = \rho_1 \cdot V_1 = 1.2 \text{ г/мл} \cdot 150 \text{ мл} = 180 \text{ г}$

2. Найдем массу серной кислоты (растворенного вещества) в первом растворе ($m_{к-ты1}$):

$m_{к-ты1} = m_{р-ра1} \cdot \omega_1 = 180 \text{ г} \cdot 0.25 = 45 \text{ г}$

3. Найдем массу серной кислоты во втором, добавленном, растворе ($m_{к-ты2}$):

$m_{к-ты2} = m_{р-ра2} \cdot \omega_2 = 30 \text{ г} \cdot 0.25 = 7.5 \text{ г}$

4. Общая масса конечного раствора ($m_{р-ра, общ}$) равна сумме масс двух исходных растворов:

$m_{р-ра, общ} = m_{р-ра1} + m_{р-ра2} = 180 \text{ г} + 30 \text{ г} = 210 \text{ г}$

5. Общая масса серной кислоты в конечном растворе ($m_{к-ты, общ}$) равна сумме масс кислоты в двух исходных растворах:

$m_{к-ты, общ} = m_{к-ты1} + m_{к-ты2} = 45 \text{ г} + 7.5 \text{ г} = 52.5 \text{ г}$

6. Массовая доля кислоты в получившемся растворе ($\omega_{конечн}$) рассчитывается по формуле:

$\omega_{конечн} = \frac{m_{к-ты, общ}}{m_{р-ра, общ}} = \frac{52.5 \text{ г}}{210 \text{ г}} = 0.25$

Поскольку смешивались растворы с одинаковой массовой долей растворенного вещества, итоговая массовая доля не изменилась.

Ответ: Массовая доля кислоты в получившемся растворе составляет 25%.

Расчет количества вещества кислоты в нём

1. Для расчета количества вещества (числа моль) серной кислоты ($H_2SO_4$) необходимо знать ее молярную массу ($M$).

$M(H_2SO_4) = 2 \cdot A_r(H) + A_r(S) + 4 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$

2. Количество вещества ($n$) находится по формуле $n = \frac{m}{M}$. Используем общую массу кислоты, найденную ранее ($m_{к-ты, общ} = 52.5 \text{ г}$):

$n_{конечн}(H_2SO_4) = \frac{m_{к-ты, общ}}{M(H_2SO_4)} = \frac{52.5 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} \approx 0.536 \text{ моль}$

Ответ: Количество вещества кислоты в получившемся растворе составляет примерно 0.536 моль.

4. Из 280 г 15 %-ного раствора едкого кали выпарили 50 г воды. Рассчитайте массовую долю и количество вещества щёлочи в полученном растворе.

Дано:

2)

3)$MgO \rightarrow Mg(OH)_2$

Решение:

$H_2SO_4$

$Ca(OH)_2$

$P_2O_5$

$H_2SO_4$

Остальные оксиды взаимодействуют:

с $H_2O$, обр-зуя щёлочи (но не растворимые основания).

Дано:

$m_{раствора1} = 280 \text{ г}$

$w_1(\text{KOH}) = 15\% \text{ или } 0.15$

$m_{воды}(\text{выпаренной}) = 50 \text{ г}$

Найти:

$w_2(\text{KOH}) - ?$

$n(\text{KOH}) - ?$

Решение:

Для решения задачи сначала необходимо выполнить два предварительных расчета: найти массу растворенного вещества (гидроксида калия) и массу раствора после выпаривания воды.

1. Масса гидроксида калия (KOH), или едкого кали, в исходном растворе. Эта масса не изменяется в процессе выпаривания воды.

$m(\text{KOH}) = m_{раствора1} \times w_1(\text{KOH}) = 280 \text{ г} \times 0.15 = 42 \text{ г}$

2. Масса раствора после выпаривания 50 г воды.

$m_{раствора2} = m_{раствора1} - m_{воды}(\text{выпаренной}) = 280 \text{ г} - 50 \text{ г} = 230 \text{ г}$

Теперь, имея эти данные, можно рассчитать искомые величины.

Массовая доля щёлочи в полученном растворе

Для расчета новой массовой доли ($w_2$) используем найденную массу KOH и новую массу раствора ($m_{раствора2}$):

$w_2(\text{KOH}) = \frac{m(\text{KOH})}{m_{раствора2}} \times 100\%$

$w_2(\text{KOH}) = \frac{42 \text{ г}}{230 \text{ г}} \times 100\% \approx 18.26\%$

Округляя до десятых, получаем $18.3\%$.

Ответ: $18.3\%$.

Количество вещества щёлочи в полученном растворе

Количество вещества ($n$) рассчитывается по формуле $n = \frac{m}{M}$, где $m$ - масса вещества, а $M$ - его молярная масса. Масса KOH в растворе, как мы уже выяснили, составляет 42 г.

Сначала найдем молярную массу гидроксида калия (KOH):

$M(\text{KOH}) = M(K) + M(O) + M(H) = 39 \text{ г/моль} + 16 \text{ г/моль} + 1 \text{ г/моль} = 56 \text{ г/моль}$

Теперь рассчитаем количество вещества KOH:

$n(\text{KOH}) = \frac{m(\text{KOH})}{M(\text{KOH})} = \frac{42 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 0.75 \text{ моль}$

Ответ: $0.75$ моль.