Номер 624, страница 105 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

624. В воде массой 100 г при 0 °C и давлении 101,3 кПа растворяется хлороводород массой 82,3 г. Какой объём (н. у.) хлороводорода необходим для приготовления насыщенного при н. у. раствора HCl массой 250 г?

Дано:

$m(H_2O) = 100 \text{ г} = 0.1 \text{ кг}$ (масса воды для определения растворимости)

$m_1(HCl) = 82.3 \text{ г} = 0.0823 \text{ кг}$ (масса HCl, растворяющаяся в 100 г воды)

$m_{раствора} = 250 \text{ г} = 0.25 \text{ кг}$ (масса конечного раствора)

Условия: нормальные (н. у.), т.е. $T = 0 \text{ °C}$ (273.15 К), $P = 101.3 \text{ кПа}$ (101300 Па)

Найти:

$V(HCl)$ — ?

Решение:

1. По данным из условия задачи определим состав насыщенного раствора хлороводорода. Масса такого раствора, полученного при растворении 82.3 г HCl в 100 г воды, равна:

$m_{нас.раствора1} = m(H_2O) + m_1(HCl) = 100 \text{ г} + 82.3 \text{ г} = 182.3 \text{ г}$

2. Рассчитаем массовую долю ($\omega$) хлороводорода в насыщенном растворе. Это значение будет одинаковым для любого количества насыщенного раствора при тех же условиях.

$\omega(HCl) = \frac{m_1(HCl)}{m_{нас.раствора1}} = \frac{82.3 \text{ г}}{182.3 \text{ г}}$

3. Теперь найдем массу хлороводорода ($m_2(HCl)$), которая содержится в 250 г насыщенного раствора.

$m_2(HCl) = m_{раствора} \times \omega(HCl) = 250 \text{ г} \times \frac{82.3}{182.3} \approx 112.86 \text{ г}$

4. Для нахождения объёма газа необходимо сначала рассчитать количество вещества (число молей) хлороводорода. Молярная масса HCl:

$M(HCl) = M(H) + M(Cl) = 1.008 \text{ г/моль} + 35.453 \text{ г/моль} \approx 36.5 \text{ г/моль}$

5. Вычислим количество вещества ($\nu$) в 112.86 г HCl:

$\nu(HCl) = \frac{m_2(HCl)}{M(HCl)} = \frac{112.86 \text{ г}}{36.5 \text{ г/моль}} \approx 3.092 \text{ моль}$

6. Согласно закону Авогадро, 1 моль любого газа при нормальных условиях (н. у.) занимает объём 22.4 л (молярный объём $V_m$). Рассчитаем объём хлороводорода:

$V(HCl) = \nu(HCl) \times V_m = 3.092 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} \approx 69.26 \text{ л}$

Округляя до трёх значащих цифр, получаем 69.3 л.

Ответ: для приготовления 250 г насыщенного раствора HCl необходим хлороводород объёмом 69.3 л (н. у.).