Номер 4, страница 58 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 3. Галогены. Параграф 15. Соляная кислота и её соли. Подумай, ответь, выполни... - номер 4, страница 58.

Условие.

4. В одном объеме воды при комнатной температуре растворяется примерно 500 объемов хлороводорода. Вычислите массовую долю хлороводорода (в процентах) в полученном растворе.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Соотношение объёмов: $V(HCl) / V(H_2O) = 500$

Плотность воды: $ρ(H_2O) \approx 1$ г/мл = $1000$ г/л

Молярная масса хлороводорода: $M(HCl) = 36.5$ г/моль

Молярный объём газа (при нормальных условиях): $V_m = 22.4$ л/моль

Найти:

Массовую долю хлороводорода в растворе, $w(HCl)$ — ?

Решение:

Массовая доля растворённого вещества $(\omega)$ вычисляется как отношение массы растворённого вещества к общей массе раствора, выраженное в процентах.

$w(\text{вещества}) = \frac{m(\text{растворённого вещества})}{m(\text{раствора})} \cdot 100\%$

Масса раствора равна сумме масс растворителя (воды) и растворённого вещества (хлороводорода).

$m(\text{раствора}) = m(H_2O) + m(HCl)$

1. Для удобства расчёта примем объём воды $V(H_2O)$ равным 1 литру. Зная плотность воды ($ρ(H_2O) \approx 1000$ г/л), найдём её массу:

$m(H_2O) = V(H_2O) \cdot ρ(H_2O) = 1 \text{ л} \cdot 1000 \text{ г/л} = 1000 \text{ г}$

2. Согласно условию, в 1 объёме воды растворяется 500 объёмов хлороводорода. Значит, объём газообразного хлороводорода $V(HCl)$ составляет:

$V(HCl) = 500 \cdot V(H_2O) = 500 \cdot 1 \text{ л} = 500 \text{ л}$

3. Найдём массу этого объёма хлороводорода. Хотя в задаче указана "комнатная температура", что влияет на плотность газа, в школьных задачах, если не даны точные параметры температуры и давления, объём газа принято рассматривать при нормальных условиях (н.у.: 0 °C и 1 атм). При н.у. молярный объём любого газа $V_m$ составляет 22,4 л/моль. Сначала найдём количество вещества $n(HCl)$:

$n(HCl) = \frac{V(HCl)}{V_m} = \frac{500 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} \approx 22.321 \text{ моль}$

Теперь, используя молярную массу $M(HCl) = 36.5$ г/моль, вычислим массу хлороводорода:

$m(HCl) = n(HCl) \cdot M(HCl) \approx 22.321 \text{ моль} \cdot 36.5 \text{ г/моль} \approx 814.73 \text{ г}$

4. Теперь найдём общую массу полученного раствора:

$m(\text{раствора}) = m(H_2O) + m(HCl) = 1000 \text{ г} + 814.73 \text{ г} = 1814.73 \text{ г}$

5. Вычислим массовую долю хлороводорода в растворе:

$w(HCl) = \frac{m(HCl)}{m(\text{раствора})} \cdot 100\% = \frac{814.73 \text{ г}}{1814.73 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 44.89\%$

Округлим полученное значение до одного знака после запятой.

Ответ: массовая доля хлороводорода в полученном растворе составляет примерно 44.9%.