Номер 10, страница 6 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

10. В колбу поместили $100\text{ см}^3$ соляной кислоты (массовая доля $\text{HCl}$ равна $30\%$, плотность раствора $1,15\text{ г}/\text{см}^3$).

Вычислите:

а) массу $\text{HCl}$ в растворе;

б) количество ($\text{моль}$) атомов водорода в растворе;

в) массовую долю атомов водорода в растворе.

Дано:

$V_{\text{р-ра}} = 100 \text{ см}^3$
$\omega(\text{HCl}) = 30 \% = 0,3$
$\rho_{\text{р-ра}} = 1,15 \text{ г/см}^3$

Перевод в СИ не требуется, так как все единицы согласованы для данных расчетов.

Найти:

а) $m(\text{HCl})$ - ?
б) $n(\text{H})$ - ?
в) $\omega(\text{H})$ - ?

Решение:

1. Найдем массу раствора соляной кислоты, используя формулу массы через объем и плотность:
$m_{\text{р-ра}} = \rho_{\text{р-ра}} \cdot V_{\text{р-ра}}$
$m_{\text{р-ра}} = 1,15 \text{ г/см}^3 \cdot 100 \text{ см}^3 = 115 \text{ г}$

а) массу HCl в растворе

2. Вычислим массу хлороводорода (HCl) в растворе, зная его массовую долю:
$m(\text{HCl}) = m_{\text{р-ра}} \cdot \omega(\text{HCl})$
$m(\text{HCl}) = 115 \text{ г} \cdot 0,3 = 34,5 \text{ г}$

Ответ: $34,5 \text{ г}$.

б) количество (моль) атомов водорода в растворе

3. Раствор состоит из хлороводорода (HCl) и воды (H₂O). Атомы водорода содержатся в обоих компонентах. Найдем массу воды в растворе:
$m(\text{H}_2\text{O}) = m_{\text{р-ра}} - m(\text{HCl})$
$m(\text{H}_2\text{O}) = 115 \text{ г} - 34,5 \text{ г} = 80,5 \text{ г}$

4. Рассчитаем молярные массы HCl и H₂O, используя относительные атомные массы: Ar(H)=1, Ar(O)=16, Ar(Cl)=35,5.
$M(\text{HCl}) = 1 + 35,5 = 36,5 \text{ г/моль}$
$M(\text{H}_2\text{O}) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$

5. Найдем количество вещества (моль) HCl и H₂O:
$n(\text{HCl}) = \frac{m(\text{HCl})}{M(\text{HCl})} = \frac{34,5 \text{ г}}{36,5 \text{ г/моль}} \approx 0,945 \text{ моль}$
$n(\text{H}_2\text{O}) = \frac{m(\text{H}_2\text{O})}{M(\text{H}_2\text{O})} = \frac{80,5 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} \approx 4,472 \text{ моль}$

6. Вычислим общее количество вещества атомов водорода. В 1 моль HCl содержится 1 моль атомов H, а в 1 моль H₂O содержится 2 моль атомов H.
$n(\text{H}) = n(\text{H})_{\text{из HCl}} + n(\text{H})_{\text{из } H_2O} = n(\text{HCl}) \cdot 1 + n(\text{H}_2\text{O}) \cdot 2$
$n(\text{H}) \approx 0,945 \text{ моль} + 4,472 \text{ моль} \cdot 2 = 0,945 + 8,944 = 9,889 \text{ моль}$

Ответ: $\approx 9,89 \text{ моль}$.

в) массовую долю атомов водорода в растворе

7. Для нахождения массовой доли атомов водорода в растворе необходимо найти общую массу атомов водорода и разделить ее на массу всего раствора.
Найдем общую массу водорода, зная его общее количество вещества: $M(\text{H}) \approx 1 \text{ г/моль}$.
$m(\text{H}) = n(\text{H}) \cdot M(\text{H}) \approx 9,889 \text{ моль} \cdot 1 \text{ г/моль} = 9,889 \text{ г}$
8. Рассчитаем массовую долю атомов водорода в растворе:
$\omega(\text{H}) = \frac{m(\text{H})}{m_{\text{р-ра}}} \cdot 100\%$
$\omega(\text{H}) = \frac{9,889 \text{ г}}{115 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 0,086 \cdot 100\% = 8,6\%$

Ответ: $\approx 8,6 \%$.