Задача С4 К раствору, полученному при добавлении 8 г гидрида лития к 1 л воды, прилили 100 мл 8,5%-го раствора соляной кислоты (плотностью 1,04 г/мл). Определите массовые доли растворенных веществ в полученном растворе.

Давайте разберемся с задачей и найдем массовые доли растворенных веществ в конечном растворе.

Шаг 1: Определение количества лития и водорода при добавлении гидрида лития к воде

1. Вещество, которое добавляется к воде, — это гидрид лития (LiH).

2. Вода реагирует с гидридом лития, высвобождая газообразный водород и образуя гидроксид лития (LiOH).

   Уравнение реакции:

   $$\text{LiH} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{LiOH} + \text{H}_2 \uparrow$$

3. Рассчитаем количество моль гидрида лития.

   Молярная масса LiH = 7 (литий) + 1 (водород) = 8 г/моль.

   $$\text{n}_{\text{LiH}} = \frac{\text{масса}}{\text{молярная масса}} = \frac{8 \text{ г}}{8 \text{ г/моль}} = 1 \text{ моль}$$

4. Из уравнения реакции видно, что 1 моль LiH даст 1 моль LiOH и 1 моль H₂. Значит, у нас образуется 1 моль гидроксида лития (LiOH).

5. Теперь, когда весь гидрид лития прореагировал, можно считать, что в растворе остался 1 моль LiOH.

Шаг 2: Определение массы воды

У нас изначально было 1 литр воды, что соответствует 1000 г (предполагая плотность воды 1 г/мл).

Шаг 3: Определение количества соляной кислоты и массы раствора HCl

Теперь к раствору добавляют 100 мл 8,5%-го раствора соляной кислоты.

1. Рассчитаем массу раствора HCl.

   Плотность раствора 1,04 г/мл, значит, масса раствора:

   $$\text{масса раствора HCl} = 100 \text{ мл} \times 1{,}04 \text{ г/мл} = 104 \text{ г}$$

2. Определим массу чистой HCl в этом растворе (при 8,5%-ной концентрации).

   $$\text{масса HCl} = 104 \text{ г} \times 0{,085} = 8{,84} \text{ г}$$

3. Рассчитаем количество молей HCl:

   Молярная масса HCl = 1 + 35,5 = 36,5 г/моль.

   $$\text{n}_{\text{HCl}} = \frac{8{,84} \text{ г}}{36{,5} \text{ г/моль}} \approx 0{,242} \text{ моль}$$

Шаг 4: Реакция между LiOH и HCl

Гидроксид лития (LiOH) будет реагировать с соляной кислотой (HCl) по уравнению:

1. У нас есть 1 моль LiOH и 0,242 моль HCl. HCl является лимитирующим реагентом и полностью прореагирует с LiOH.

2. В результате реакции образуется 0,242 моль LiCl (такое же количество, как и реагировавшего HCl).

3. После реакции остается $1 - 0,242 = 0,758$ моль непрореагировавшего LiOH.

Шаг 5: Массы веществ в конечном растворе

Теперь определим массу каждого растворенного вещества.

1. LiCl: Молярная масса LiCl = 6,9 + 35,5 = 42,4 г/моль.

   $$\text{масса LiCl} = 0,242 \text{ моль} \times 42,4 \text{ г/моль} = 10,26 \text{ г}$$

2. LiOH: Молярная масса LiOH = 6,9 + 16 + 1 = 23,9 г/моль.

   $$\text{масса LiOH} = 0,758 \text{ моль} \times 23,9 \text{ г/моль} = 18,1 \text{ г}$$

3. Вода:

   • Вода изначально: 1000 г
   • Вода из раствора HCl: $104 \text{ г} - 8,84 \text{ г} = 95,16 \text{ г}$
   • Вода, образовавшаяся при реакции (0,242 моль): $0,242 \text{ моль} \times 18 \text{ г/моль} = 4,356 \text{ г}$

   Общая масса воды:

   $$1000 + 95,16 + 4,356 = 1099,52 \text{ г}$$

Шаг 6: Общая масса раствора

Шаг 7: Массовые доли веществ

1. Массовая доля LiCl:

   $$\omega_{\text{LiCl}} = \frac{10,26}{1127,88} \approx 0,0091 \, (0,91\%)$$

2. Массовая доля LiOH:

   $$\omega_{\text{LiOH}} = \frac{18,1}{1127,88} \approx 0,016 \, (1,6\%)$$

3. Массовая доля воды:

   $$\omega_{\text{H}_2\text{O}} = \frac{1099,52}{1127,88} \approx 0,975 \, (97,5\%)$$

Ответ

Массовые доли растворенных веществ в полученном растворе составляют:

• LiCl: 0,91%
• LiOH: 1,6%
• Вода: 97,5%