Номер 10, страница 130 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

10. Сколько граммов 10%-го раствора плавиковой кислоты можно получить, растворив в воде фтороводород ($HF$), полученный взаимодействием 117 г фторида кальция ($CaF_2$) с серной кислотой ($H_2SO_4$)?

Дано:

масса фторида кальция ($CaF_2$) $m(CaF_2) = 117$ г

массовая доля раствора плавиковой кислоты $\omega(HF) = 10\% = 0.1$

Найти:

массу 10%-го раствора плавиковой кислоты $m_{раствора}(HF)$

Решение:

Задача решается в два этапа. Сначала мы определим массу фтороводорода ($HF$), полученного в результате химической реакции, а затем, зная массу чистого вещества, рассчитаем массу 10%-го раствора.

1. Составляем уравнение реакции взаимодействия фторида кальция ($CaF_2$) с концентрированной серной кислотой ($H_2SO_4$). Эта реакция является промышленным способом получения фтороводорода.

$CaF_2 + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4 \downarrow + 2HF \uparrow$

2. Рассчитаем молярные массы фторида кальция ($CaF_2$) и фтороводорода ($HF$), используя относительные атомные массы элементов из Периодической системы Д. И. Менделеева ($Ar(Ca) = 40$, $Ar(F) = 19$, $Ar(H) = 1$).

$M(CaF_2) = 40 + 2 \cdot 19 = 78$ г/моль

$M(HF) = 1 + 19 = 20$ г/моль

3. Найдем количество вещества фторида кальция ($CaF_2$) массой 117 г по формуле $n = m/M$.

$n(CaF_2) = \frac{m(CaF_2)}{M(CaF_2)} = \frac{117 \text{ г}}{78 \text{ г/моль}} = 1.5$ моль

4. Согласно уравнению реакции, из 1 моль $CaF_2$ образуется 2 моль $HF$. Следовательно, количество вещества фтороводорода будет в два раза больше количества вещества фторида кальция.

$n(HF) = 2 \cdot n(CaF_2) = 2 \cdot 1.5 \text{ моль} = 3$ моль

5. Теперь мы можем найти массу фтороводорода, который образуется в ходе реакции.

$m(HF) = n(HF) \cdot M(HF) = 3 \text{ моль} \cdot 20 \text{ г/моль} = 60$ г

6. Полученные 60 г фтороводорода являются растворенным веществом в 10%-м растворе плавиковой кислоты. Массу раствора можно найти по формуле массовой доли вещества в растворе: $\omega = \frac{m_{вещества}}{m_{раствора}} \cdot 100\%$.

Выразим из формулы массу раствора:

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

Подставим наши значения (массовую долю используем в виде десятичной дроби, т.е. $10\% = 0.1$).

$m_{раствора}(HF) = \frac{m(HF)}{\omega(HF)} = \frac{60 \text{ г}}{0.1} = 600$ г

Ответ: можно получить 600 г 10%-го раствора плавиковой кислоты.