Номер 5, страница 190 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

5. В 400 мл воды растворили 40 г оксида серы (VI) ($SO_3$) (н. у.). Вычислите массовую долю серной кислоты ($H_2SO_4$) в полученном растворе.

Дано:

$V(H_2O) = 400 \text{ мл}$

$m(SO_3) = 40 \text{ г}$

Примем плотность воды $\rho(H_2O) \approx 1 \text{ г/мл}$.

Масса воды:

$m(H_2O) = V(H_2O) \cdot \rho(H_2O) = 400 \text{ мл} \cdot 1 \text{ г/мл} = 400 \text{ г}$

Найти:

$\omega(H_2SO_4) - ?$

Решение:

1. При растворении оксида серы(VI) в воде происходит химическая реакция, в результате которой образуется серная кислота. Запишем уравнение этой реакции:

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

Из уравнения видно, что вещества реагируют в мольном соотношении 1:1:1.

2. Рассчитаем молярные массы оксида серы(VI) и серной кислоты, используя периодическую таблицу химических элементов:

$M(SO_3) = M(S) + 3 \cdot M(O) = 32 + 3 \cdot 16 = 80 \text{ г/моль}$

$M(H_2SO_4) = 2 \cdot M(H) + M(S) + 4 \cdot M(O) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (в молях) оксида серы(VI), содержащееся в 40 г:

$n(SO_3) = \frac{m(SO_3)}{M(SO_3)} = \frac{40 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 0.5 \text{ моль}$

4. Согласно стехиометрии реакции, количество вещества образовавшейся серной кислоты равно количеству вещества прореагировавшего оксида серы(VI):

$n(H_2SO_4) = n(SO_3) = 0.5 \text{ моль}$

5. Вычислим массу серной кислоты, которая образовалась в растворе:

$m(H_2SO_4) = n(H_2SO_4) \cdot M(H_2SO_4) = 0.5 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 49 \text{ г}$

6. Масса конечного раствора равна сумме масс исходных компонентов, то есть массы воды и массы растворенного оксида серы(VI):

$m(\text{раствора}) = m(H_2O) + m(SO_3) = 400 \text{ г} + 40 \text{ г} = 440 \text{ г}$

7. Массовая доля серной кислоты в полученном растворе вычисляется как отношение массы кислоты к массе всего раствора:

$\omega(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{m(\text{раствора})} = \frac{49 \text{ г}}{440 \text{ г}} \approx 0.11136$

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

$\omega(H_2SO_4) = 0.11136 \cdot 100\% \approx 11.14\%$

Ответ: массовая доля серной кислоты в полученном растворе составляет $11.14\%$.