Номер 4, страница 134 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

4. Определите объем раствора серной кислоты с массовой долей $\text{H}_2\text{SO}_4$, равной $20\%$, который необходим для получения сульфата цинка химическим количеством 3 моль. Плотность раствора кислоты равна $1,05 \text{ г/см}^3$.

Дано:

Массовая доля серной кислоты $w(H₂SO₄) = 20\%$
Химическое количество сульфата цинка $n(ZnSO₄) = 3 \text{ моль}$
Плотность раствора серной кислоты $ρ(\text{р-ра}) = 1,05 \text{ г/см³}$

$w(H₂SO₄) = 0,20$
$ρ(\text{р-ра}) = 1,05 \text{ г/см³} = 1050 \text{ кг/м³}$

Найти:

Объем раствора серной кислоты $V(\text{р-ра}) - ?$

Решение:

1. Для получения сульфата цинка $(ZnSO₄)$ можно использовать реакцию серной кислоты $(H₂SO₄)$ с цинком $(Zn)$ или его оксидом $(ZnO)$. Запишем уравнение реакции с оксидом цинка:

$ZnO + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂O$

Из уравнения реакции следует, что для получения 1 моль сульфата цинка требуется 1 моль серной кислоты. Таким образом, их количества вещества соотносятся как 1:1.

$n(H₂SO₄) = n(ZnSO₄) = 3 \text{ моль}$

2. Вычислим массу серной кислоты, необходимую для реакции. Сначала найдем молярную массу $H₂SO₄$.

$M(H₂SO₄) = 2 \cdot A_r(H) + A_r(S) + 4 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$

Теперь, зная количество вещества и молярную массу, найдем массу серной кислоты:

$m(H₂SO₄) = n(H₂SO₄) \cdot M(H₂SO₄) = 3 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 294 \text{ г}$

3. Рассчитаем массу 20%-го раствора, в котором содержится 294 г чистой серной кислоты. Массовая доля вещества в растворе определяется по формуле:

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

Отсюда масса раствора:

$m(\text{р-ра}) = \frac{m(H₂SO₄)}{w(H₂SO₄)} = \frac{294 \text{ г}}{0,20} = 1470 \text{ г}$

4. Зная массу и плотность раствора, найдем его объем по формуле $V = \frac{m}{ρ}$:

$V(\text{р-ра}) = \frac{m(\text{р-ра})}{ρ(\text{р-ра})} = \frac{1470 \text{ г}}{1,05 \text{ г/см³}} = 1400 \text{ см³}$

Поскольку $1 \text{ см³}$ равен $1 \text{ мл}$, объем раствора также можно выразить как 1400 мл или 1,4 л.

Ответ: необходимый объем раствора серной кислоты равен 1400 см³.