题目
市售过氧化氢(俗称双氧水)含量为30%,密度为1.11,(kg) cdot (L)^-1,求该条件下溶液的c((H)_2(O)_2)、chi((H)_2(O)_2)、b((H)_2(O)_2)。已知:M((H)_2(O)_2) = 34,(g) cdot (mol)^-1M((H)_2(O)) = 18,(g) cdot (mol)^-1
市售过氧化氢(俗称双氧水)含量为$30\%$,密度为$1.11\,\text{kg} \cdot \text{L}^{-1}$,求该条件下溶液的$c(\text{H}_2\text{O}_2)$、$\chi(\text{H}_2\text{O}_2)$、$b(\text{H}_2\text{O}_2)$。 已知:$M(\text{H}_2\text{O}_2) = 34\,\text{g} \cdot \text{mol}^{-1}$ $M(\text{H}_2\text{O}) = 18\,\text{g} \cdot \text{mol}^{-1}$
题目解答
答案
根据题意,取1 L溶液,总质量为1110 g。其中,$ m(H_2O_2) = 333 \, \text{g} $,$ m(H_2O) = 777 \, \text{g} $。
1. 物质的量浓度:
\[
c(H_2O_2) = \frac{333/34}{1} \approx 9.8 \, \text{mol·L}^{-1}
\]
2. 摩尔分数:
\[
x(H_2O_2) = \frac{9.794}{9.794 + 43.167} \approx 0.185
\]
3. 质量摩尔浓度:
\[
b(H_2O_2) = \frac{9.794}{0.777} \approx 12.6 \, \text{mol·kg}^{-1}
\]
最终结果:
\[
c(H_2O_2) \approx 9.8 \, \text{mol·L}^{-1}, \quad x(H_2O_2) \approx 0.185, \quad b(H_2O_2) \approx 12.6 \, \text{mol·kg}^{-1}
\]
解析
考查要点:本题主要考查溶液中不同浓度(物质的量浓度、摩尔分数、质量摩尔浓度)的计算方法,需要综合运用质量分数、密度、摩尔质量等概念。
解题核心思路:
- 假设溶液的体积:通常取1 L溶液简化计算,利用密度求总质量。
- 确定各组分质量:根据质量分数计算溶质(H₂O₂)和溶剂(H₂O)的质量。
- 分步计算浓度:
- 物质的量浓度:溶质物质的量 ÷ 溶液体积。
- 摩尔分数:溶质物质的量 ÷ 总物质的量(溶质+溶剂)。
- 质量摩尔浓度:溶质物质的量 ÷ 溶剂质量(单位为kg)。
破题关键点:
- 单位统一:注意质量单位(g与kg)、体积单位(L)的转换。
- 公式选择:明确不同浓度公式的定义,避免混淆。
1. 假设溶液的体积为1 L
- 总质量:$m_{\text{总}} = \rho \cdot V = 1.11\,\text{kg/L} \times 1\,\text{L} = 1110\,\text{g}$。
2. 计算H₂O₂和H₂O的质量
- H₂O₂的质量:$m(\text{H}_2\text{O}_2) = 30\% \times 1110\,\text{g} = 333\,\text{g}$。
- H₂O的质量:$m(\text{H}_2\text{O}) = 70\% \times 1110\,\text{g} = 777\,\text{g}$。
3. 计算物质的量浓度
- H₂O₂的物质的量:
$n(\text{H}_2\text{O}_2) = \frac{333\,\text{g}}{34\,\text{g/mol}} \approx 9.794\,\text{mol}$ - 物质的量浓度:
$c(\text{H}_2\text{O}_2) = \frac{n(\text{H}_2\text{O}_2)}{V} = \frac{9.794\,\text{mol}}{1\,\text{L}} \approx 9.8\,\text{mol/L}$
4. 计算摩尔分数
- H₂O的物质的量:
$n(\text{H}_2\text{O}) = \frac{777\,\text{g}}{18\,\text{g/mol}} \approx 43.167\,\text{mol}$ - 总物质的量:
$n_{\text{总}} = 9.794\,\text{mol} + 43.167\,\text{mol} = 52.961\,\text{mol}$ - 摩尔分数:
$\chi(\text{H}_2\text{O}_2) = \frac{n(\text{H}_2\text{O}_2)}{n_{\text{总}}} = \frac{9.794}{52.961} \approx 0.185$
5. 计算质量摩尔浓度
- 溶剂质量(H₂O):$m(\text{H}_2\text{O}) = 777\,\text{g} = 0.777\,\text{kg}$。
- 质量摩尔浓度:
$b(\text{H}_2\text{O}_2) = \frac{n(\text{H}_2\text{O}_2)}{m(\text{H}_2\text{O})} = \frac{9.794\,\text{mol}}{0.777\,\text{kg}} \approx 12.6\,\text{mol/kg}$