Дано:
- Объем раствора V = 640 см3 = 0,640 л
- Суммарное количество ионов H+ и SO4^2- N = 2,408 * 10^23 ионов
- Плотность раствора ρ = 1,012 г/см3
Найти:
- Массовую долю серной кислоты H2SO4 в растворе.
Решение:
1. Найдем массу раствора:
m(раствор) = V * ρ = 640 см3 * 1,012 г/см3 = 646,88 г.
2. Определим количество вещества ионов:
Ионы H+ образуются из одной молекулы H2SO4, а ионы SO4^2- также образуются из одной молекулы H2SO4.
Таким образом, общее количество молекул H2SO4 можно выразить через количество ионов:
Каждая молекула H2SO4 дает 2 иона H+ и 1 ион SO4^2-. Соответственно, общее количество ионов для 1 моль H2SO4 равно 2 + 1 = 3 иона.
Количество вещества H2SO4:
n(H2SO4) = N / 3 = 2,408 * 10^23 / 3 ≈ 8,027 * 10^22 моль.
3. Теперь найдем массу H2SO4:
Молярная масса H2SO4 = M(H)*2 + M(S) + M(O)*4 = 1,01 г/моль * 2 + 32,07 г/моль + 16,00 г/моль * 4 = 98,09 г/моль.
m(H2SO4) = n(H2SO4) * M(H2SO4) = (8,027 * 10^22 моль) * 98,09 г/моль.
Для этого нам нужно сначала найти количество вещества в более удобных единицах:
n(H2SO4) ≈ 8,027 * 10^22 / 6,022 * 10^23 ≈ 0,133 моль.
Теперь можем вычислить массу:
m(H2SO4) = 0,133 моль * 98,09 г/моль ≈ 13,04 г.
4. Рассчитаем массовую долю H2SO4 в растворе:
Массовая доля H2SO4 = (m(H2SO4) / m(раствор)) * 100% = (13,04 г / 646,88 г) * 100% ≈ 2,02 %.
Ответ:
Массовая доля серной кислоты в растворе составляет приблизительно 2,02 %.