Какова молярная концентрация раствора хлорида железа с массовой долей 10% и плотностью 1.092?

Аида

31

Чтобы решить данную задачу, мы должны сначала понять, что такое молярная концентрация и как ее вычислить. Молярная концентрация (C) - это количество вещества растворенного вещества (в молях) на объем растворителя (в литрах). Для вычисления молярной концентрации нам необходимы три величины: количество вещества, объем растворителя и молярная масса растворенного вещества.

Шаг 1: Вычисление молярной массы хлорида железа (FeCl₂).
Хлорид железа (FeCl₂) состоит из одного атома железа (Fe) и двух атомов хлора (Cl). Чтобы вычислить молярную массу хлорида железа, нам нужно суммировать атомные массы каждого элемента. Для этого мы можем воспользоваться периодической таблицей элементов.
Атомные массы: железо (Fe) - 55.85 г/моль, хлор (Cl) - 35.45 г/моль.
Так как в молекуле FeCl₂ присутствует один атом железа и два атома хлора, молярная масса хлорида железа будет равна:
\[M_{FeCl_2} = M_{Fe} + 2 \times M_{Cl} = 55.85 + 2 \times 35.45 = 126.75 \ г/моль.\]

Шаг 2: Вычисление массы хлорида железа в растворе.
Мы знаем, что массовая доля хлорида железа составляет 10%. Массовая доля (w) - это отношение массы растворенного вещества к массе раствора, умноженное на 100%.
Давайте предположим, что у нас есть 100 г раствора хлорида железа. Тогда масса хлорида железа в данном растворе будет составлять 10% от 100 г:
\[m_{FeCl_2} = 0.10 \times 100 = 10 \ г.\]

Шаг 3: Вычисление объема растворителя.
У нас есть данные о плотности (d) раствора хлорида железа, которая составляет 1.092 г/мл. Плотность - это масса вещества, содержащегося в единице объема раствора.
Давайте обозначим объем растворителя как V. Тогда мы можем использовать следующее соотношение между массой, плотностью и объемом:
\[m = d \times V.\]
Мы знаем, что масса хлорида железа в растворе составляет 10 г. Подставляя значения, у нас получится следующее уравнение:
\[10 \ г = 1.092 \ г/мл \times V.\]
Решим его, чтобы найти объем растворителя:
\[V = \frac{10 \ г} {1.092 \ г/мл} ≈ 9.16 \ мл.\]

Шаг 4: Вычисление молярной концентрации раствора хлорида железа.
Теперь мы можем вычислить молярную концентрацию (C) хлорида железа. Молярная концентрация определяется как количество вещества (n), деленное на объем растворителя (V):
\[C = \frac{n} {V},\]
где количество вещества (n) можно вычислить, используя массу хлорида железа (m), молярную массу хлорида железа (M) и формулу:
\[n = \frac{m} {M}.\]
Мы уже вычислили массу хлорида железа в растворе (10 г) и молярную массу хлорида железа (126.75 г/моль).
Теперь мы можем подставить эти значения в формулу для вычисления молярной концентрации:
\[C = \frac{\frac{10 \ г} {126.75 \ г/моль}} {9.16 \ мл}.\]
Давайте сократим и приведем единицы измерения в молях на литр:
\[C = \frac{10 \ г} {126.75 \ г/моль \times 0.00916 \ л}.\]
Теперь вычислим этот результат:
\[C ≈ 0.085 \ моль/л.\]

Итак, молярная концентрация раствора хлорида железа с массовой долей 10% и плотностью 1.092 составляет приблизительно 0.085 моль/л.