Номер 5.13, страница 34, часть I - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

5.13. Вычислите массовую долю ортофосфорной кислоты в 10,24M ее растворе, если плотность данного раствора составляет 1,5 г/мл.

Дано:

Молярная концентрация раствора ортофосфорной кислоты $C_M(\text{H}_3\text{PO}_4) = 10,24 \text{ моль/л}$

Плотность раствора $\rho = 1,5 \text{ г/мл}$

Перевод в СИ:

$C_M = 10,24 \text{ моль/л} = 10,24 \frac{\text{моль}}{10^{-3} \text{ м}^3} = 10240 \text{ моль/м}^3$

$\rho = 1,5 \text{ г/мл} = \frac{1,5 \cdot 10^{-3} \text{ кг}}{10^{-6} \text{ м}^3} = 1500 \text{ кг/м}^3$

Найти:

Массовую долю ортофосфорной кислоты $\omega(\text{H}_3\text{PO}_4)$ - ?

Решение:

Массовая доля вещества в растворе ($\omega$) определяется как отношение массы растворенного вещества ($m_{вещества}$) к массе всего раствора ($m_{раствора}$).

$\omega = \frac{m_{вещества}}{m_{раствора}}$

Для удобства расчетов примем объем раствора равным 1 литру.

$V_{раствора} = 1 \text{ л} = 1000 \text{ мл}$

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

$m_{раствора} = \rho \cdot V_{раствора} = 1,5 \text{ г/мл} \cdot 1000 \text{ мл} = 1500 \text{ г}$

2. Молярная концентрация ($C_M$) показывает количество молей растворенного вещества в 1 литре раствора. Следовательно, в 1 литре нашего раствора содержится 10,24 моль ортофосфорной кислоты ($H_3PO_4$).

$n(\text{H}_3\text{PO}_4) = C_M \cdot V_{раствора} = 10,24 \text{ моль/л} \cdot 1 \text{ л} = 10,24 \text{ моль}$

3. Вычислим молярную массу ортофосфорной кислоты ($M$):

$M(\text{H}_3\text{PO}_4) = 3 \cdot A_r(\text{H}) + A_r(\text{P}) + 4 \cdot A_r(\text{O}) = 3 \cdot 1 + 31 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$

4. Найдем массу растворенного вещества (ортофосфорной кислоты) в 1 литре раствора:

$m_{вещества} = n(\text{H}_3\text{PO}_4) \cdot M(\text{H}_3\text{PO}_4) = 10,24 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 1003,52 \text{ г}$

5. Теперь можем рассчитать массовую долю ортофосфорной кислоты в растворе:

$\omega(\text{H}_3\text{PO}_4) = \frac{m_{вещества}}{m_{раствора}} = \frac{1003,52 \text{ г}}{1500 \text{ г}} \approx 0,6690$

Для выражения в процентах, умножим полученное значение на 100%:

$\omega(\text{H}_3\text{PO}_4) \approx 0,6690 \cdot 100\% = 66,9\%$

Ответ: Массовая доля ортофосфорной кислоты в растворе составляет 66,9%.