Номер 5.11, страница 34, часть I - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

5.11. Вычислите молярную концентрацию азотной кислоты в ее 20%-ном растворе (плотность раствора 1,1 г/мл).

Дано:

Массовая доля азотной кислоты, w(HNO₃) = 20%

Плотность раствора, $\rho$_{раствора} = 1,1 г/мл

w(HNO₃) = 0,2 (в долях единицы)
$\rho$_{раствора} = 1,1 г/мл = 1100 г/л

Найти:

Молярную концентрацию азотной кислоты, C_M(HNO₃)

Решение:

Молярная концентрация (C_M) — это отношение количества растворенного вещества (n) в молях к объему раствора (V) в литрах.

$C_M = \frac{n_{\text{вещества}}}{V_{\text{раствора}}}$

Для расчета примем объем раствора равным 1 л (1000 мл).

1. Найдем массу 1 л раствора, используя его плотность:

$m_{\text{раствора}} = \rho_{\text{раствора}} \cdot V_{\text{раствора}} = 1100 \text{ г/л} \cdot 1 \text{ л} = 1100 \text{ г}$

2. Найдем массу азотной кислоты (HNO₃) в 1100 г раствора, используя ее массовую долю (20% или 0,2):

$m_{\text{HNO}_3} = m_{\text{раствора}} \cdot w_{\text{HNO}_3} = 1100 \text{ г} \cdot 0,2 = 220 \text{ г}$

3. Вычислим молярную массу азотной кислоты (HNO₃):

$M(\text{HNO}_3) = M(\text{H}) + M(\text{N}) + 3 \cdot M(\text{O}) = 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 63 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (число молей) азотной кислоты:

$n_{\text{HNO}_3} = \frac{m_{\text{HNO}_3}}{M(\text{HNO}_3)} = \frac{220 \text{ г}}{63 \text{ г/моль}} \approx 3,492 \text{ моль}$

5. Поскольку это количество вещества содержится в 1 л раствора, молярная концентрация численно равна количеству вещества:

$C_M(\text{HNO}_3) = \frac{3,492 \text{ моль}}{1 \text{ л}} \approx 3,49 \text{ моль/л}$

Ответ: молярная концентрация азотной кислоты в 20%-ном растворе составляет приблизительно $3,49 \text{ моль/л}$.