3. 300 мл раствора серной кислоты, содержащего 10 мас.% H2SO4 (плотность 1,07 г/см3) прокипятили. В результате получено 126 мл раствора с плотностью 1,16 г/см3. Рассчитайте концентрацию полученного раствора в масс.% и число молей выпаренной воды.

Чтобы решить эту задачу, начнем с того, что нам нужно определить, сколько серной кислоты и воды было в исходном растворе, а затем рассчитать количество вещества, которое выпарилось, и концентрацию полученного раствора.

1. Исходя из данных, рассчитаем массу раствора серной кислоты:

   Плотность раствора \(\rho = 1,07 \, \text{г/см}^3\), а объем \(V = 300 \, \text{мл} = 300 \, \text{см}^3\).

   \[ m_{\text{раствора}} = \rho \cdot V = 1,07 \, \text{г/см}^3 \cdot 300 \, \text{см}^3 = 321 \, \text{г} \]

2. Определим массу серной кислоты \(H_2SO_4\) в растворе:

   Известно, что в растворе 10 мас.% \(H_2SO_4\):

   \[ m_{H_2SO_4} = 0,10 \cdot m_{\text{раствора}} = 0,10 \cdot 321 \, \text{г} = 32,1 \, \text{г} \]

3. Определим массу воды в исходном растворе:

   Масса воды:

   \[ m_{\text{воды}} = m_{\text{раствора}} - m_{H_2SO_4} = 321 \, \text{г} - 32,1 \, \text{г} = 288,9 \, \text{г} \]

4. Теперь рассчитаем массу полученного раствора после выпаривания:

   Плотность полученного раствора \(1,16 \, \text{г/см}^3\) и объем 126 мл:

   \[ m_{\text{полученного раствора}} = 1,16 \, \text{г/см}^3 \cdot 126 \, \text{см}^3 = 146,16 \, \text{г} \]

5. Из массы полученного раствора найдем массу серной кислоты и воды в нем:

   Обозначим массу серной кислоты в новом растворе как \(m_{H_2SO_4}^{\text{нов}} = 32,1 \, \text{г}\) (так как кислота не испарилась).

   Тогда масса воды в полученном растворе:

   \[ m_{\text{воды}}^{\text{нов}} = m_{\text{полученного раствора}} - m_{H_2SO_4}^{\text{нов}} = 146,16 \, \text{г} - 32,1 \, \text{г} = 114,06 \, \text{г} \]

6. Теперь вычислим количество выпарившейся воды:

   Исходная масса воды была 288,9 г, а масса воды после выпаривания 114,06 г.

   \[ m_{\text{выпаренной воды}} = 288,9 \, \text{г} - 114,06 \, \text{г} = 174,84 \, \text{г} \]

7. Число молей выпаренной воды:

   Молярная масса воды \(M_{H_2O} = 18 \, \text{г/моль}\).

   \[ n_{\text{выпаренной воды}} = \frac{m_{\text{выпаренной воды}}}{M_{H_2O}} = \frac{174,84 \, \text{г}}{18 \, \text{г/моль}} \approx 9,71 \, \text{моль} \]

8. Теперь рассчитаем концентрацию полученного раствора в мас.%:

   Концентрация в мас.%:

   \[ \text{Концентрация мас.} \, \% = \left( \frac{m_{H_2SO_4}^{\text{нов}}}{m_{\text{полученного раствора}}} \right) \cdot 100\% = \left( \frac{32,1 \, \text{г}}{146,16 \, \text{г}} \right) \cdot 100\% \approx 21,94 \% \]

Таким образом, окончательные результаты:

• Концентрация полученного раствора: примерно \(21,94 \, \text{мас.\%} \).
• Число молей выпаренной воды: примерно \(9,71 \, \text{моль} \).