Номер 186, страница 41 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

186. Смесь состоит из азотной и серной кислот. Химическое количество азотной кислоты в смеси в три раза больше химического количества серной кислоты. Рассчитайте массовую долю серной кислоты в этой смеси.

Дано:

Смесь состоит из азотной кислоты ($HNO_3$) и серной кислоты ($H_2SO_4$).

Соотношение химических количеств: $n(HNO_3) = 3 \cdot n(H_2SO_4)$

Найти:

$\omega(H_2SO_4)$

Решение:

Массовая доля вещества в смеси ($\omega$) вычисляется как отношение массы этого вещества к общей массе смеси:

$\omega(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{m(\text{смеси})} = \frac{m(H_2SO_4)}{m(H_2SO_4) + m(HNO_3)}$

Масса вещества ($m$) связана с его химическим количеством ($n$) и молярной массой ($M$) соотношением $m = n \cdot M$.

1. Вычислим молярные массы кислот:

Молярная масса серной кислоты ($H_2SO_4$):
$M(H_2SO_4) = 2 \cdot A_r(H) + A_r(S) + 4 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98$ г/моль.

Молярная масса азотной кислоты ($HNO_3$):
$M(HNO_3) = A_r(H) + A_r(N) + 3 \cdot A_r(O) = 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 63$ г/моль.

2. Для удобства расчетов примем химическое количество серной кислоты за $x$ моль.

Пусть $n(H_2SO_4) = x$ моль.

Тогда, согласно условию, химическое количество азотной кислоты будет:

$n(HNO_3) = 3 \cdot n(H_2SO_4) = 3x$ моль.

3. Выразим массы каждой кислоты через $x$:

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

$m(HNO_3) = n(HNO_3) \cdot M(HNO_3) = 3x \text{ моль} \cdot 63 \text{ г/моль} = 189x$ г.

4. Найдем общую массу смеси:

$m(\text{смеси}) = m(H_2SO_4) + m(HNO_3) = 98x + 189x = 287x$ г.

5. Рассчитаем массовую долю серной кислоты:

$\omega(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{m(\text{смеси})} = \frac{98x}{287x} = \frac{98}{287} \approx 0,3415$

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

$\omega(H_2SO_4) \approx 0,3415 \cdot 100\% = 34,15\%$

Ответ: массовая доля серной кислоты в этой смеси составляет примерно 34,15%.