5. Углекислый газ объемом 3,36 дм³. Растворили в воде массой 1000 г. Рассчитайте массовую долю полученной угольной кислоты в растворе
Для решения этой задачи, сначала найдем количество углекислого газа (CO₂) в молях, затем определим массу угольной кислоты (H₂CO₃), которую он образует, и в конечном итоге рассчитаем массовую долю угольной кислоты в растворе.
Определение количества моль CO₂: Объем углекислого газа составляет 3,36 дм³. При нормальных условиях (0°С и 1 атм) 1 моль газа занимает 22,4 дм³. Поэтому количество моль CO₂ можно найти по формуле:
\[ n = \frac{V}{V_m} = \frac{3,36 \, \text{дм}^3}{22,4 \, \text{дм}^3/\text{моль}} = 0,15 \, \text{моль} \]
Рассчет массы угольной кислоты: При растворении CO₂ в воде образуется угольная кислота (H₂CO₃). Для определения массы H₂CO₃ использованной в растворе вычислим молекулярную массу угольной кислоты:
- H: 1 г/моль
- C: 12 г/моль
- O: 16 г/моль
Молекулярная масса H₂CO₃:
\[ M = 2 \cdot 1 + 12 + 3 \cdot 16 = 2 + 12 + 48 = 62 \, \text{г/моль} \]
Теперь можно найти массу угольной кислоты:
\[ m = n \cdot M = 0,15 \, \text{моль} \cdot 62 \, \text{г/моль} = 9,3 \, \text{г} \]
Расчет массовой доли H₂CO₃ в растворе: Масса раствора равна массе воды плюс масса угольной кислоты:
\[ m_{раствора} = 1000 \, \text{г} + 9,3 \, \text{г} = 1009,3 \, \text{г} \]
Массовая доля угольной кислоты в растворе определяется по формуле:
\[ \omega = \frac{m_{H₂CO₃}}{m_{раствора}} \cdot 100\% = \frac{9,3 \, \text{г}}{1009,3 \, \text{г}} \cdot 100\% \]
\[ \omega \approx 0,92\% \]
Таким образом, массовая доля угольной кислоты в растворе составляет примерно 0,92%.
