Страница 28 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

11. При растворении 300 л хлороводорода (н. у.) в 1 л воды образуется раствор объёмом 1,28 л. Рассчитайте массовую долю хлороводорода в полученной соляной кислоте и плотность раствора.

Дано:

$V(\text{HCl(г)}) = 300$ л (при н. у.)

$V(\text{H}_2\text{O}) = 1$ л

$V(\text{раствора}) = 1,28$ л

$V(\text{HCl(г)}) = 300 \text{ л} = 0,3 \text{ м}^3$

$V(\text{H}_2\text{O}) = 1 \text{ л} = 1 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

$V(\text{раствора}) = 1,28 \text{ л} = 1,28 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

Найти:

$w(\text{HCl})$ — ?

$\rho(\text{раствора})$ — ?

Решение:

Массовая доля хлороводорода в полученной соляной кислоте

Сначала найдем количество вещества хлороводорода ($n(\text{HCl})$). При нормальных условиях (н. у.) молярный объем любого газа ($V_m$) равен 22,4 л/моль.

$n(\text{HCl}) = \frac{V(\text{HCl})}{V_m} = \frac{300 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 13,393 \text{ моль}$

Далее рассчитаем массу этого количества хлороводорода ($m(\text{HCl})$). Молярная масса хлороводорода $M(\text{HCl})$ равна сумме атомных масс водорода (1 г/моль) и хлора (35,5 г/моль).

$M(\text{HCl}) = 1 + 35,5 = 36,5$ г/моль

Теперь можем найти массу хлороводорода:

$m(\text{HCl}) = n(\text{HCl}) \cdot M(\text{HCl}) = 13,393 \text{ моль} \cdot 36,5 \text{ г/моль} \approx 488,84 \text{ г}$

Затем определим массу воды ($m(\text{H}_2\text{O})$), используемой в качестве растворителя. Плотность воды $\rho(\text{H}_2\text{O})$ принимаем равной 1000 г/л.

$m(\text{H}_2\text{O}) = V(\text{H}_2\text{O}) \cdot \rho(\text{H}_2\text{O}) = 1 \text{ л} \cdot 1000 \text{ г/л} = 1000 \text{ г}$

Общая масса полученного раствора ($m(\text{раствора})$) складывается из массы растворенного вещества (HCl) и массы растворителя (H₂O).

$m(\text{раствора}) = m(\text{HCl}) + m(\text{H}_2\text{O}) = 488,84 \text{ г} + 1000 \text{ г} = 1488,84 \text{ г}$

Наконец, рассчитаем массовую долю хлороводорода ($w(\text{HCl})$) в растворе по формуле:

$w(\text{HCl}) = \frac{m(\text{HCl})}{m(\text{раствора})} \cdot 100\% = \frac{488,84 \text{ г}}{1488,84 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 32,83\%$

Ответ: Массовая доля хлороводорода в полученной соляной кислоте составляет примерно 32,8%.

Плотность раствора

Плотность ($\rho$) — это физическая величина, равная отношению массы тела к его объему. Для расчета плотности раствора используем его массу, вычисленную в предыдущем пункте, и объем, данный в условии.

$m(\text{раствора}) \approx 1488,84$ г

$V(\text{раствора}) = 1,28$ л

$\rho(\text{раствора}) = \frac{m(\text{раствора})}{V(\text{раствора})} = \frac{1488,84 \text{ г}}{1,28 \text{ л}} \approx 1163,16 \text{ г/л}$

Часто плотность выражают в граммах на миллилитр (г/мл) или граммах на кубический сантиметр (г/см³). Так как 1 л = 1000 мл:

$\rho(\text{раствора}) \approx \frac{1163,16 \text{ г}}{1000 \text{ мл}} \approx 1,163 \text{ г/мл}$

Ответ: Плотность раствора составляет примерно 1160 г/л (или 1,16 г/мл).