Номер 270, страница 60 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

270. К хлороводороду химическим количеством $0,500 \text{ ммоль}$ добавили воздух объёмом (н. у.) $15,0 \text{ см}^3$.

Рассчитайте массовую долю хлороводорода в полученной газовой смеси.

Дано:

$n(\text{HCl}) = 0,500 \text{ ммоль}$

$V(\text{воздуха}) = 15,0 \text{ см}^3$ (н. у.)

$n(\text{HCl}) = 0,500 \times 10^{-3} \text{ моль} = 0,000500 \text{ моль}$

$V(\text{воздуха}) = 15,0 \text{ см}^3 = 0,0150 \text{ л}$

Найти:

$\omega(\text{HCl})$ - ?

Решение:

Массовая доля хлороводорода ($\omega(\text{HCl})$) в газовой смеси рассчитывается по формуле: $$ \omega(\text{HCl}) = \frac{m(\text{HCl})}{m(\text{смеси})} $$ где $m(\text{HCl})$ - масса хлороводорода, а $m(\text{смеси})$ - общая масса смеси.

Общая масса смеси равна сумме масс ее компонентов: $$ m(\text{смеси}) = m(\text{HCl}) + m(\text{воздуха}) $$

1. Рассчитаем массу хлороводорода. Для этого сначала определим его молярную массу. Молярная масса водорода $M(\text{H}) \approx 1 \text{ г/моль}$, хлора $M(\text{Cl}) \approx 35,5 \text{ г/моль}$. $$ M(\text{HCl}) = M(\text{H}) + M(\text{Cl}) = 1 + 35,5 = 36,5 \text{ г/моль} $$ Теперь найдем массу хлороводорода: $$ m(\text{HCl}) = n(\text{HCl}) \times M(\text{HCl}) = 0,000500 \text{ моль} \times 36,5 \text{ г/моль} = 0,01825 \text{ г} $$

2. Рассчитаем массу воздуха. Сначала найдем химическое количество воздуха, используя его объем при нормальных условиях (н. у.) и молярный объем газов при н. у. ($V_m = 22,4 \text{ л/моль}$). $$ n(\text{воздуха}) = \frac{V(\text{воздуха})}{V_m} = \frac{0,0150 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} \approx 0,0006696 \text{ моль} $$ Средняя молярная масса воздуха принимается равной $M(\text{воздуха}) \approx 29 \text{ г/моль}$. Теперь найдем массу воздуха: $$ m(\text{воздуха}) = n(\text{воздуха}) \times M(\text{воздуха}) \approx 0,0006696 \text{ моль} \times 29 \text{ г/моль} \approx 0,01942 \text{ г} $$

3. Рассчитаем общую массу газовой смеси. $$ m(\text{смеси}) = m(\text{HCl}) + m(\text{воздуха}) = 0,01825 \text{ г} + 0,01942 \text{ г} = 0,03767 \text{ г} $$

4. Рассчитаем массовую долю хлороводорода в смеси. $$ \omega(\text{HCl}) = \frac{m(\text{HCl})}{m(\text{смеси})} = \frac{0,01825 \text{ г}}{0,03767 \text{ г}} \approx 0,48447 $$ Выразим массовую долю в процентах и округлим результат до трех значащих цифр, как в исходных данных: $$ \omega(\text{HCl}) = 0,48447 \times 100\% \approx 48,4\% $$

Ответ: массовая доля хлороводорода в полученной газовой смеси составляет 48,4%.