Номер 3-72, страница 38 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

3-72. Рассчитайте массовую долю ортофосфорной кислоты $H_3PO_4$ в растворе с молярной концентрацией этого вещества $2 \text{ M}$. Плотность раствора составляет $1,1 \text{ г/мл}$.

Дано:

Молярная концентрация раствора H₃PO₄, $C_M = 2$ М (моль/л)

Плотность раствора, $\rho = 1,1$ г/мл

Перевод в систему СИ:
$C_M = 2 \text{ моль/л} = 2 \frac{\text{моль}}{10^{-3} \text{м}^3} = 2000 \text{ моль/м}^3$
$\rho = 1,1 \text{ г/мл} = 1,1 \frac{10^{-3} \text{кг}}{10^{-6} \text{м}^3} = 1100 \text{ кг/м}^3$

Найти:

Массовую долю H₃PO₄, $\omega(H_3PO_4)$ - ?

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 ($V_{раствора} = 1$ л).

1. Найдем количество вещества (моль) ортофосфорной кислоты в 1 л раствора, используя значение молярной концентрации:

$C_M = \frac{n(H_3PO_4)}{V_{раствора}} \implies n(H_3PO_4) = C_M \cdot V_{раствора}$

$n(H_3PO_4) = 2 \text{ моль/л} \cdot 1 \text{ л} = 2 \text{ моль}$

2. Рассчитаем молярную массу ортофосфорной кислоты ($M(H_3PO_4)$):

$M(H_3PO_4) = 3 \cdot Ar(H) + 1 \cdot Ar(P) + 4 \cdot Ar(O) = 3 \cdot 1 + 31 + 4 \cdot 16 = 98$ г/моль

3. Найдем массу ортофосфорной кислоты в 1 л раствора:

$m(H_3PO_4) = n(H_3PO_4) \cdot M(H_3PO_4)$

$m(H_3PO_4) = 2 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 196$ г

4. Найдем массу 1 л раствора, используя его плотность. Предварительно переведем объем в миллилитры, так как плотность дана в г/мл:

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

$m_{раствора} = \rho \cdot V_{раствора}$

$m_{раствора} = 1,1 \text{ г/мл} \cdot 1000 \text{ мл} = 1100$ г

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

$\omega(H_3PO_4) = \frac{m(H_3PO_4)}{m_{раствора}} = \frac{196 \text{ г}}{1100 \text{ г}} \approx 0.1782$

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

$\omega(H_3PO_4) = 0.1782 \cdot 100\% = 17.82\%$

Ответ: массовая доля ортофосфорной кислоты в растворе составляет 17.82%.