Номер 7, страница 124 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

7. В воде объемом $1\text{ дм}^3$ растворили оксид серы(VI). В результате масса раствора составила 1180 г. Определите массовую долю серной кислоты в полученном растворе.

Дано:

$V(H_2O) = 1 \text{ дм}^3$

$m(\text{раствора}) = 1180 \text{ г}$

$V(H_2O) = 1 \text{ дм}^3 = 1 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$
$m(\text{раствора}) = 1180 \text{ г} = 1.18 \text{ кг}$

Найти:

$\omega(H_2SO_4) - ?$

Решение:

При растворении в воде оксид серы(VI) ($SO_3$) вступает с ней в химическую реакцию, в результате которой образуется серная кислота ($H_2SO_4$). Уравнение этой реакции выглядит следующим образом:

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

Чтобы найти массовую долю серной кислоты, необходимо определить массу образовавшейся кислоты и разделить ее на массу всего раствора.

1. Найдем массу воды объемом 1 дм³. Плотность воды ($\rho$) при нормальных условиях принимается равной $1 \text{ г/см}^3$ или $1000 \text{ г/дм}^3$.

$m(H_2O) = V(H_2O) \cdot \rho(H_2O) = 1 \text{ дм}^3 \cdot 1000 \text{ г/дм}^3 = 1000 \text{ г}$

2. Масса полученного раствора складывается из массы исходной воды и массы добавленного оксида серы(VI). Зная массу раствора и массу воды, найдем массу растворенного $SO_3$.

$m(\text{раствора}) = m(H_2O) + m(SO_3)$

$m(SO_3) = m(\text{раствора}) - m(H_2O) = 1180 \text{ г} - 1000 \text{ г} = 180 \text{ г}$

3. Рассчитаем молярные массы оксида серы(VI) и серной кислоты. Используем относительные атомные массы: $Ar(H) = 1$, $Ar(S) = 32$, $Ar(O) = 16$.

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

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

4. Найдем количество вещества (число молей) оксида серы(VI) в 180 г.

$n(SO_3) = \frac{m(SO_3)}{M(SO_3)} = \frac{180 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 2.25 \text{ моль}$

5. Согласно уравнению реакции $SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$, из одного моля оксида серы(VI) образуется один моль серной кислоты. Следовательно, количество вещества образовавшейся $H_2SO_4$ равно количеству вещества прореагировавшего $SO_3$.

$n(H_2SO_4) = n(SO_3) = 2.25 \text{ моль}$

6. Теперь найдем массу серной кислоты, которая образовалась в растворе.

$m(H_2SO_4) = n(H_2SO_4) \cdot M(H_2SO_4) = 2.25 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 220.5 \text{ г}$

7. Наконец, рассчитаем массовую долю ($\omega$) серной кислоты в полученном растворе по формуле:

$\omega(\text{вещества}) = \frac{m(\text{вещества})}{m(\text{раствора})}$

$\omega(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{m(\text{раствора})} = \frac{220.5 \text{ г}}{1180 \text{ г}} \approx 0.18686$

Для выражения в процентах умножим полученное значение на 100%.

$\omega(H_2SO_4) \approx 0.18686 \cdot 100\% \approx 18.7\%$

Ответ: Массовая доля серной кислоты в полученном растворе составляет примерно 18.7%.