Номер 1, страница 138 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

1. Максимальный объем азота, который при 0 $^\circ$C можно растворить в воде объемом 1000 cm$^3$, равен 24 cm$^3$ (н. у.). Рассчитайте массовую долю азота в его растворе, насыщенном при указанной температуре.

1. Дано:

$t = 0 °C$

$V(H_2O) = 1000 \text{ см}^3$

$V(N_2) = 24 \text{ см}^3 \text{ (н. у.)}$

$T = 0 + 273.15 = 273.15 \text{ К}$
$V(H_2O) = 1000 \cdot (10^{-2})^3 \text{ м}^3 = 1 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$
$V(N_2) = 24 \cdot (10^{-2})^3 \text{ м}^3 = 2.4 \cdot 10^{-5} \text{ м}^3$

Найти:

$\omega(N_2) - ?$

Решение:

Массовая доля растворенного вещества $(\omega)$ рассчитывается по формуле:

$\omega(\text{вещества}) = \frac{m(\text{вещества})}{m(\text{раствора})} \cdot 100\%$

Масса раствора равна сумме масс растворителя (воды) и растворенного вещества (азота):

$m(\text{раствора}) = m(H_2O) + m(N_2)$

1. Найдем массу воды. Плотность воды при 0 °C близка к 1 г/см³, примем ее равной этому значению.

$m(H_2O) = V(H_2O) \cdot \rho(H_2O) = 1000 \text{ см}^3 \cdot 1 \text{ г/см}^3 = 1000 \text{ г}$

2. Найдем массу азота. Объем азота дан при нормальных условиях (н. у.), поэтому для расчета его количества вещества $(\nu)$ можно использовать молярный объем газов $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$ или $22400 \text{ см}^3\text{/моль}$.

$\nu(N_2) = \frac{V(N_2)}{V_m} = \frac{24 \text{ см}^3}{22400 \text{ см}^3\text{/моль}} \approx 0.00107 \text{ моль}$

Молярная масса азота $N_2$ равна:

$M(N_2) = 2 \cdot 14 \text{ г/моль} = 28 \text{ г/моль}$

Теперь рассчитаем массу азота:

$m(N_2) = \nu(N_2) \cdot M(N_2) = \frac{24}{22400} \text{ моль} \cdot 28 \text{ г/моль} = \frac{24 \cdot 28}{22400} \text{ г} = 0.03 \text{ г}$

3. Рассчитаем массу насыщенного раствора:

$m(\text{раствора}) = m(H_2O) + m(N_2) = 1000 \text{ г} + 0.03 \text{ г} = 1000.03 \text{ г}$

4. Рассчитаем массовую долю азота в растворе:

$\omega(N_2) = \frac{m(N_2)}{m(\text{раствора})} \cdot 100\% = \frac{0.03 \text{ г}}{1000.03 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 0.003\%$

Ответ: массовая доля азота в насыщенном растворе при 0 °C составляет приблизительно 0.003%.