Question

Какова концентрация (в процентах) раствора кислоты, полученной смешением 1 объема 94-процентной серной кислоты плотностью 1 831г/см^3 при 20°С с 5 объемами воды?

Answer 1

1) Для наглядности возьмем 100 мл раствора кислоты и 500 мл воды.

2)Так как плотность воды равна 1 г/мл, то 500 мл воды  имеют массу 500 г.

А масса раствора равна:

m = ρ * V = 1,831 * 100 = 183,1 г

3)1) Если концентрацию раствора выразить в долях единицы,  то массу растворенного вещества в граммах находят по формуле:

m(в-во) = ω * m(p-p)

где: m(p-p) - масса раствора в граммах,

ω - массовая доля растворенного вещества, выраженная в долях единицы.

94% - это 0,94 в долях единицы.

2) Обозначим концентрацию нового раствора через Х.

При добавлении воды масса растворенного вещества не изменяется, а масса раствора увеличивается на массу добавленной воды,  то есть на  500 г.

На основании всего вышеизложенного составляем уравнение:

0,94*183,1 = Х * (183,1 + 500)

172,114 = 683,1Х

Х = 0,252 ( или 25,2% )

Answer 2

Для определения концентрации раствора кислоты после смешивания, мы можем использовать уравнение массовой концентрации:

$C = \frac{m_{\text{раствора}}}{m_{\text{кислоты}} + m_{\text{воды}}}$

где:

• $C$ - концентрация раствора в процентах.
• $m_{\text{раствора}}$ - масса раствора.
• $m_{\text{кислоты}}$ - масса кислоты.
• $m_{\text{воды}}$ - масса воды.

Сначала найдем массу 94-процентной серной кислоты ($m_{\text{кислоты}}$).

Плотность 94-процентной серной кислоты составляет 1,831 г/см^3, а объем, равный 1 единице, составляет 1 мл. Таким образом, масса 1 объема (1 мл) 94-процентной серной кислоты составляет:

$m_{\text{кислоты}} = \text{плотность} \times \text{объем} = 1,831 \, \text{г/см}^3 \times 1 \, \text{мл} = 1,831 \, \text{г}$

Теперь найдем массу 5 объемов воды ($m_{\text{воды}}$). Масса 1 объема воды составляет 1 г (поскольку плотность воды приближенно равна 1 г/см^3), поэтому масса 5 объемов воды составляет:

$m_{\text{воды}} = 5 \, \text{объемов} \times 1 \, \text{г/объем} = 5 \, \text{г}$

Теперь мы можем найти массу раствора ($m_{\text{раствора}}$). Масса раствора равна сумме массы кислоты и массы воды:

$m_{\text{раствора}} = m_{\text{кислоты}} + m_{\text{воды}} = 1,831 \, \text{г} + 5 \, \text{г} = 6,831 \, \text{г}$

Теперь мы можем использовать уравнение массовой концентрации, чтобы найти концентрацию раствора:

$C = \frac{m_{\text{раствора}}}{m_{\text{кислоты}} + m_{\text{воды}}} = \frac{6,831 \, \text{г}}{1,831 \, \text{г} + 5 \, \text{г}} = \frac{6,831 \, \text{г}}{6,831 \, \text{г}} = 1$

Таким образом, концентрация раствора после смешивания составляет 100 процентов.