Номер 4-46, страница 48 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

4-46. Вычислите массу 3%-ного раствора пероксида водорода, при каталитическом разложении которого получится 11,2 л (н.у.) кислорода.

Дано:

Массовая доля пероксида водорода в растворе: $w(H_2O_2) = 3\% = 0.03$

Объем выделившегося кислорода (н.у.): $V(O_2) = 11,2$ л

Молярный объем газа при н.у.: $V_m = 22,4$ л/моль

Найти:

Массу раствора пероксида водорода: $m(раствора H_2O_2)$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции каталитического разложения пероксида водорода ($H_2O_2$):

$2H_2O_2 \xrightarrow{кат.} 2H_2O + O_2 \uparrow$

2. Найдем количество вещества (моль) кислорода ($O_2$), которое выделилось в результате реакции. Используем формулу, связывающую объем газа при нормальных условиях с его количеством вещества:

$n = \frac{V}{V_m}$

$n(O_2) = \frac{11,2 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,5$ моль

3. По уравнению реакции найдем количество вещества пероксида водорода, которое вступило в реакцию. Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении, на 1 моль выделившегося кислорода приходится 2 моль разложившегося пероксида водорода. Соотношение $n(H_2O_2) : n(O_2) = 2 : 1$.

$n(H_2O_2) = 2 \cdot n(O_2) = 2 \cdot 0,5 \text{ моль} = 1$ моль

4. Рассчитаем массу чистого пероксида водорода, соответствующую найденному количеству вещества. Для этого сначала определим молярную массу $H_2O_2$.

$M(H_2O_2) = 2 \cdot M(H) + 2 \cdot M(O) = 2 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 34$ г/моль

Теперь найдем массу $H_2O_2$:

$m(H_2O_2) = n(H_2O_2) \cdot M(H_2O_2) = 1 \text{ моль} \cdot 34 \text{ г/моль} = 34$ г

5. Зная массу чистого пероксида водорода и его массовую долю в растворе, вычислим массу исходного раствора. Массовая доля ($w$) связана с массой растворенного вещества ($m_{вещества}$) и массой раствора ($m_{раствора}$) формулой:

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

Выразим отсюда массу раствора:

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

$m(раствора H_2O_2) = \frac{m(H_2O_2)}{w(H_2O_2)} = \frac{34 \text{ г}}{0,03} \approx 1133,33$ г

Округлим результат до одного знака после запятой.

$m(раствора H_2O_2) \approx 1133,3$ г

Ответ: масса 3%-ного раствора пероксида водорода равна 1133,3 г.