Вычислить молярную концентрацию 20% серной кислоты H₂SO₄, если плотность раствора равна ρ=1,139 г/мл

Для того чтобы вычислить молярную концентрацию 20% раствора серной кислоты ( \text{H}_2\text{SO}_4 ) с плотностью ( \rho = 1.139 \, \text{г/мл} ), можно следовать следующим шагам:

1. Определение массовой доли кислоты в растворе: Массовая доля (ω) серной кислоты в растворе составляет 20%. Это значит, что в 100 граммах раствора содержится 20 граммов серной кислоты.

2. Определение массы раствора: Объем 1 мл раствора имеет массу 1.139 грамма (по плотности). Следовательно, 100 мл раствора будут иметь массу: [ 100 \, \text{мл} \times 1.139 \, \text{г/мл} = 113.9 \, \text{г} ]

3. Определение массы серной кислоты в заданном объеме раствора: Массовая доля 20% означает, что в 113.9 граммах раствора содержится: [ 0.20 \times 113.9 \, \text{г} = 22.78 \, \text{г} ]

4. Вычисление количества молей серной кислоты: Молярная масса серной кислоты (( \text{H}_2\text{SO}_4 )) равна: [ 2 \times 1.01 \, \text{г/моль} + 32.07 \, \text{г/моль} + 4 \times 16.00 \, \text{г/моль} = 98.09 \, \text{г/моль} ] Следовательно, количество молей кислоты в 22.78 граммах: [ \frac{22.78 \, \text{г}}{98.09 \, \text{г/моль}} = 0.232 \, \text{моль} ]

5. Определение объема раствора: Объем раствора, который имеет массу 113.9 граммов, можно найти, исходя из плотности: [ \text{Объем} = \frac{\text{Масса}}{\text{Плотность}} = \frac{113.9 \, \text{г}}{1.139 \, \text{г/мл}} = 100 \, \text{мл} = 0.100 \, \text{л} ]

6. Вычисление молярной концентрации: Молярная концентрация (C) серной кислоты в растворе определяется как количество молей кислоты, делённое на объем раствора в литрах: [ C = \frac{0.232 \, \text{моль}}{0.100 \, \text{л}} = 2.32 \, \text{моль/л} ]

Таким образом, молярная концентрация 20%-ного раствора серной кислоты при плотности 1.139 г/мл составляет 2.32 моль/л.

Молярная концентрация (символ С) определяется как количество вещества растворенного вещества в единице объема раствора.

Для вычисления молярной концентрации необходимо знать массовую долю серной кислоты в растворе. Дано, что плотность раствора равна 1,139 г/мл. Это означает, что в 1 мл раствора содержится 1,139 г.

Поскольку массовая доля раствора составляет 20%, то в 100 г раствора содержится 20 г серной кислоты. Теперь необходимо найти количество вещества серной кислоты в 100 г раствора. Для этого используем молярную массу серной кислоты, которая равна 98 г/моль.

Масса серной кислоты в 100 г раствора: 20 г Молярная масса серной кислоты: 98 г/моль

Количество вещества серной кислоты: n = m/M = 20 г / 98 г/моль = 0,204 моль

Теперь можем найти объем раствора, соответствующий 100 г раствора, используя плотность: V = m/ρ = 100 г / 1,139 г/мл = 87,9 мл

Таким образом, молярная концентрация раствора серной кислоты составляет: C = n/V = 0,204 моль / 87,9 мл = 2,32 М

Итак, молярная концентрация 20% раствора серной кислоты равна 2,32 М.