Номер 2, страница 124 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

2. В лаборатории имеется раствор серной кислоты массой 300 г с массовой долей $\text{H}_2\text{SO}_4$, равной 40 %. Как изменится массовая доля кислоты в растворе при добавлении к нему воды массой 100 г? В какой последовательности необходимо проводить разбавление?

Дано:

$m_{раствора1}(H_2SO_4) = 300 \text{ г} = 0.3 \text{ кг}$
$\omega_1(H_2SO_4) = 40\% = 0.4$
$m_{воды} = 100 \text{ г} = 0.1 \text{ кг}$

Найти:

Как изменится $\omega(H_2SO_4)$?
Последовательность разбавления?

Решение:

Как изменится массовая доля кислоты в растворе при добавлении к нему воды массой 100 г?

1. Найдем массу серной кислоты (растворенного вещества) в исходном растворе. При добавлении воды масса растворенного вещества не изменяется.

$m(H_2SO_4) = m_{раствора1} \cdot \omega_1(H_2SO_4)$

$m(H_2SO_4) = 300 \text{ г} \cdot 0.40 = 120 \text{ г}$

2. Найдем массу нового раствора после добавления воды. Она равна сумме масс исходного раствора и добавленной воды.

$m_{раствора2} = m_{раствора1} + m_{воды}$

$m_{раствора2} = 300 \text{ г} + 100 \text{ г} = 400 \text{ г}$

3. Рассчитаем новую массовую долю серной кислоты в полученном растворе.

$\omega_2(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{m_{раствора2}} \cdot 100\%$

$\omega_2(H_2SO_4) = \frac{120 \text{ г}}{400 \text{ г}} \cdot 100\% = 0.3 \cdot 100\% = 30\%$

4. Определим, как изменилась массовая доля. Исходная массовая доля была 40%, а после разбавления стала 30%. Следовательно, она уменьшилась на $40\% - 30\% = 10\%$.

Ответ: Массовая доля кислоты в растворе уменьшится на 10% и станет равной 30%.

В какой последовательности необходимо проводить разбавление?

Разбавление серной кислоты водой является сильно экзотермическим процессом, то есть происходит с выделением большого количества теплоты. Если приливать воду (которая легче кислоты) к концентрированной кислоте, то она останется на поверхности и может мгновенно закипеть из-за локального перегрева. Это приведет к бурному парообразованию и разбрызгиванию горячей концентрированной кислоты, что чрезвычайно опасно.

В соответствии с правилами техники безопасности, для разбавления серной кислоты следует медленно, тонкой струйкой и при постоянном перемешивании приливать кислоту в воду, а не наоборот. В этом случае большой объем воды эффективно поглощает и рассеивает выделяющееся тепло, предотвращая опасное вскипание и разбрызгивание.

Ответ: Необходимо приливать кислоту в воду тонкой струйкой при постоянном перемешивании.