Какова молярная концентрация и массовая доля бромистого водорода, полученного путем разбавления 50 мл 14% раствора

Muha

32

Хорошо, давайте решим данную задачу.

Для начала, давайте установим, что такое молярная концентрация и массовая доля.

Молярная концентрация (также известная как молярность) - это количество вещества, измеренное в молях, содержащееся в единице объема раствора. Она вычисляется как отношение количества вещества к объему раствора.

Массовая доля - это отношение массы определенного компонента к общей массе раствора, умноженное на 100%. Она выражается в процентах.

Теперь перейдем к решению задачи.

Шаг 1: Найдем количество моля бромистого водорода в исходном растворе.

Молярность раствора можно рассчитать следующим образом:
\[M = \frac{n}{V}\]
где \(M\) - молярность (моля/л), \(n\) - количество вещества (моль), \(V\) - объем раствора (л).

Имеем 50 мл исходного раствора 14% HBr. Давайте найдем количество вещества.

\[n_{HBr} = M_{HBr} \times V_{HBr}\]
где \(n_{HBr}\) - количество вещества HBr (моль), \(M_{HBr}\) - молярность HBr (моль/л), \(V_{HBr}\) - объем HBr (л).

Переведем процентную концентрацию в молярность, используя плотность раствора HBr:
\[M_{HBr} = \frac{{m_{HBr}}}{{M_{HBr}} \times V_{HBr}}\]
где \(m_{HBr}\) - масса HBr (г), \(M_{HBr}\) - молярная масса HBr (г/моль).

На данный момент нам недостают значения плотности и молярной массы HBr. Поэтому давайте найдем их в первую очередь.

Молярная масса HBr равна сумме массы атомов водорода (H) и брома (Br):
\[M_{HBr} = M_H + M_{Br}\]
где \(M_H\) и \(M_{Br}\) - молярные массы водорода и брома соответственно.

Молярная масса водорода (H) составляет примерно 1 г/моль (г/моль), а молярная масса брома (Br) равна примерно 80 г/моль (г/моль).

Теперь, чтобы вычислить массу HBr, мы можем использовать формулу:
\[m_{HBr} = V_{HBr} \times d_{HBr}\]
где \(m_{HBr}\) - масса HBr (г), \(V_{HBr}\) - объем HBr (л), \(d_{HBr}\) - плотность HBr (г/см³).

Значение плотности HBr дано в условии задачи - 1,1 г/см³.

Теперь, когда у нас есть все необходимые значения, мы можем продолжить наше решение.

Шаг 2: Найдем количество моля воды, добавленной к исходному раствору.

Для этого у нас есть 700 мл воды. Так как вода представляет собой чистое вещество, мы можем использовать плотность воды для преобразования объема в массу.

\[m_{воды} = V_{воды} \times d_{воды}\]
где \(m_{воды}\) - масса воды (г), \(V_{воды}\) - объем воды (л), \(d_{воды}\) - плотность воды (г/см³).

Значение плотности воды равно 1,0 г/см³.

Шаг 3: Найдем общую массу раствора.

Общая масса раствора равна сумме массы HBr и массы воды. Вычислим это значение:
\[m_{общ.} = m_{HBr} + m_{воды}\]

Шаг 4: Рассчитаем молярную концентрацию.

Молярная концентрация HBr равна отношению количества вещества HBr к объему раствора (сумма объема HBr и объема воды).
\[M_{общ.} = \frac{{n_{общ.}}}{{V_{общ.}}}\]
где \(n_{общ.}\) - количество вещества HBr (моль), \(V_{общ.}\) - объем раствора (л).

Шаг 5: Рассчитаем массовую долю.

Массовая доля HBr равна отношению массы HBr к общей массе раствора.
\[w_{HBr} = \frac{{m_{HBr}}}{{m_{общ.}}} \times 100\%\]

Теперь у нас есть все необходимые формулы и значения, чтобы решить задачу. Давайте приступим к вычислениям.

Подставим значения в формулы:

Шаг 1:
\(V_{HBr} = 50 \, \text{мл} = 0,05 \, \text{л}\) (так как 1 л = 1000 мл)
\(M_{HBr} = \frac{{0,14 \cdot 1,1}}{{M_{HBr}}} = 0,1545 \, \text{моль/л}\)

Шаг 2:
\(V_{воды} = 700 \, \text{мл} = 0,7 \, \text{л}\)
\(d_{воды} = 1,0 \, \text{г/см³}\)

Шаг 3:
\(m_{HBr} = V_{HBr} \cdot d_{HBr} = 0,05 \cdot 1,1 = 0,055 \, \text{г}\)
\(m_{воды} = V_{воды} \cdot d_{воды} = 0,7 \cdot 1,0 = 0,7 \, \text{г}\)

\(m_{общ.} = m_{HBr} + m_{воды} = 0,055 + 0,7 = 0,755 \, \text{г}\)

Шаг 4:
\(n_{общ.} = m_{HBr} / M_{HBr} = 0,055 / 0,1545 = 0,356 \, \text{моль}\)
\(V_{общ.} = V_{HBr} + V_{воды} = 0,05 + 0,7 = 0,75 \, \text{л}\)
\(M_{общ.} = n_{общ.} / V_{общ.} = 0,356 / 0,75 = 0,4747 \, \text{моль/л}\)

Шаг 5:
\(w_{HBr} = m_{HBr} / m_{общ.} \times 100\% = 0,055 / 0,755 \times 100\% = 7,28\%\)

Итак, молярная концентрация HBr равна 0,4747 моль/л, а массовая доля HBr составляет 7,28%.