Химия

8 класс

Смесь, приготовленную из 700 мл 60 %-ной серной кислоты и 500 мл серной кислоты, имеющей плотность 1,143 г/мл, добавили к некоторому количеству дистиллированной воды. Из полученного раствора отобрали пробу объемом 200 мл и обработали избытком цинка. Выделившийся в результате этой реакции водород занял при нормальных условиях объем 2000 мл. Вычислите объем и молярную концентрацию полученного раствора серной кислоты.

Содержание серной кислоты в пробе вычисляем по количеству водорода, выделившегося в процессе реакции

$Zn + H_2SO_4 = H_2 + ZnSO_4$ .

1 моль

$H_2SO_4$ дает 22,4 л

$H_2$ ,

$x_1$ молей

$H_2SO_4$ - 2 л,

$x_1 = 0,0894$ моля

$H_2SO_4$ ;
в 200 мл раствора содержится 0,0894 моля

$H_2SO_4$ ,
в 1000 мл раствора -

$х_2$ молей

$H_2SO_4$ ,

$х_2 = 0,446$ моль/л.

Плотность 60 %-ной серной кислоты, согласно табличным данным, равна 1,503 г/мл, поэтому при плотности 1,143 г/мл ее концентрация составляет 20 %.

1000 мл 60 %-ного раствора весят 1503 г,
700 мл 60 %-ного раствора -

$х_3$ г,

$x_3 = 1052$ г;
в 100 г 60 %-ной

$H_2SO_4$ содержится 60 г

$H_2SO_4$ ,
в 1052 г 60 %-ной

$H_2SO_4$ -

$x_4$ г

$H_2SO_4$ ,

$x_4 = 632$ г.

Далее вычисляем содержание

$H_2SO_4$ в 500 мл 20 %-ной

$H_2SO_4$ ,

1000 мл 20 %-ного раствора

$H_2SO_4$ весят 1143 г,
500 мл 20 %-ного раствора

$H_2SO_4$ -

$х_5$ г,

$x_5 = 571$ г;
100 г 20 %-ной

$H_2SO_4$ содержат 20 г

$H_2SO_4$ ,
571 г 20 %-ной

$H_2SO_4$ - г

$H_2SO_4$ ,

$х_6 = 115,3$ г.

Пренебрегая незначительным в данном случае изменением объема раствора (сжатием), считаем, что его объем не изменился, т. е. он равен сумме объемов взятых растворов кислот, а именно

$700 + 500 = 1200$ мл.

В этом объеме содержится

$632 + 114,3 = 746,3$ г, или

$746,3 : 98 = 7,62$ моля,

$H_2SO_4$ .

Определяем молярную (мольную, моль/л) концентрацию кислоты:

в 1,2 л

$H_2SO_4$ содержится 7,62 моля,
в 1,0 л

$H_2SO_4$ -

$с_{\: мол}$ молей,

$с_{мол} = 6,35$ , т. е. 6,35 моль/л.

Объем полученного раствора вычисляем из соотношения

$V_1 \cdot H_1 = V_2 \cdot H_2$ ,