Для решения задачи потребуется рассчитать массовую долю пероксида водорода (H₂O₂) в растворе, исходя из выделенного объема кислорода (O₂). Начнем с того, что нужно использовать законы стехиометрии.
Шаг 1: Вычисление количества кислорода
Для начала найдем, сколько молей кислорода выделилось. Из условия известно, что объем выделившегося кислорода составляет 2.24 литра. По закону Авогадро, при нормальных условиях (н.у.) 1 моль газа занимает 22.4 литра. Используем это для нахождения количества молей кислорода:
[
n(O_2) = \frac{V}{V_{m}} = \frac{2.24 , \text{л}}{22.4 , \text{л/моль}} = 0.1 , \text{моль}
]
Шаг 2: Составление уравнения реакции
Пероксид водорода разлагается на воду и кислород по следующему уравнению:
[
2 , H_2O_2 \rightarrow 2 , H_2O + O_2
]
Согласно стехиометрии реакции, 2 моль H₂O₂ дают 1 моль O₂. Следовательно, количество моль пероксида водорода можно найти из количества выделившегося кислорода:
[
n(H_2O_2) = 2 \cdot n(O_2) = 2 \cdot 0.1 , \text{моль} = 0.2 , \text{моль}
]
Шаг 3: Вычисление массы пероксида водорода
Теперь необходимо вычислить массу пероксида водорода, используя его молярную массу. Найдем молярную массу H₂O₂:
- Молярная масса H (водорода) = 1 г/моль
- Молярная масса O (кислорода) = 16 г/моль
Молярная масса H₂O₂:
[
M(H_2O_2) = 2 \cdot M(H) + 2 \cdot M(O) = 2 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 2 + 32 = 34 , \text{г/моль}
]
Теперь можем найти массу H₂O₂:
[
m(H_2O_2) = n(H_2O_2) \cdot M(H_2O_2) = 0.2 , \text{моль} \cdot 34 , \text{г/моль} = 6.8 , \text{г}
]
Шаг 4: Вычисление массовой доли пероксида водорода в растворе
Массовая доля (ω) пероксида водорода в растворе определяется по формуле:
[
ω(H_2O_2) = \frac{m(H_2O_2)}{m_{\text{раствора}}} \cdot 100%
]
где ( m_{\text{раствора}} = 160 , \text{г} ) (весь раствор).
Таким образом:
[
ω(H_2O_2) = \frac{6.8 , \text{г}}{160 , \text{г}} \cdot 100% \approx 4.25%
]
Ответ
Массовая доля пероксида водорода в исходном растворе составляет примерно 4.25%.
