Задача олимпиадного уровня: решите, пожалуйста. В калориметре смешали 75 г 8 %-го раствора гидроксида натрия и 75 г 7.3 %-й соляной кислоты, при этом наблюдали изменение температуры Δ1. В другом эксперименте в том же калориметре вместо 75 г раствора гидроксида натрия взяли 50 г такого же раствора, при этом зафиксировали повышение температуры Δ2. Во сколько раз Δ1 больше Δ2 при условии, что теплоёмкости всех растворов одинаковы? Ответ округлите до сотых.

Химия 11 класс Термохимия гидроксид натрия соляная кислота калориметр изменение температуры олимпиадная химия расчет температуры растворы химические реакции задачи по химии физико-химические свойства Новый

Для решения этой задачи нам нужно рассмотреть, что происходит в обоих экспериментах и как изменение массы раствора влияет на изменение температуры.

Шаг 1: Определим количество вещества в каждом растворе.

• В первом эксперименте у нас 75 г 8 %-го раствора NaOH. Это значит, что масса NaOH в растворе составляет:
• 75 г * 0.08 = 6 г NaOH.
• Во втором эксперименте 50 г того же 8 %-го раствора NaOH содержит:
• 50 г * 0.08 = 4 г NaOH.

Шаг 2: Определим количество вещества соляной кислоты.

• В первом эксперименте 75 г 7.3 %-й соляной кислоты (HCl) содержит:
• 75 г * 0.073 = 5.475 г HCl.

Шаг 3: Рассмотрим реакции.

• В первом эксперименте происходит реакция нейтрализации:
• NaOH + HCl → NaCl + H2O.
• Реакция требует 1 моль NaOH на 1 моль HCl.
• Количество вещества NaOH в первом эксперименте (6 г) соответствует:
• 6 г / 40 г/моль = 0.15 моль NaOH.
• Количество вещества HCl (5.475 г) соответствует:
• 5.475 г / 36.5 г/моль = 0.15 моль HCl.
• Обе реакции полностью нейтрализуются, так как у нас одинаковое количество моль.

Шаг 4: Определим количество теплоты, выделяющееся в первом эксперименте.

• Количество теплоты (Q) можно выразить через массу и изменение температуры:
• Q1 = m1 * c * Δ1, где m1 - масса растворов, c - теплоёмкость, Δ1 - изменение температуры.
• Здесь m1 = 75 г (NaOH) + 75 г (HCl) = 150 г.
• Таким образом, Q1 = 150 * c * Δ1.

Шаг 5: Рассчитаем количество теплоты во втором эксперименте.

• Во втором эксперименте у нас 50 г 8 %-го раствора NaOH и 75 г 7.3 %-й соляной кислоты.
• Количество теплоты во втором эксперименте:
• Q2 = m2 * c * Δ2, где m2 = 50 г (NaOH) + 75 г (HCl) = 125 г.
• Таким образом, Q2 = 125 * c * Δ2.

Шаг 6: Установим соотношение между Q1 и Q2.

• В первом эксперименте выделяется тепло от полной нейтрализации 0.15 моль NaOH и 0.15 моль HCl.
• Во втором эксперименте выделяется тепло от нейтрализации 4 г NaOH (0.1 моль) и 5.475 г HCl (0.15 моль), но HCl в избытке.
• Таким образом, во втором эксперименте выделяется меньшее количество теплоты:
• Q2 = (0.1 моль) * Q нейтрализации.

Шаг 7: Установим соотношение Δ1 и Δ2.

• Мы знаем, что Q1 и Q2 пропорциональны Δ1 и Δ2:
• Q1 = 150 * c * Δ1 и Q2 = 125 * c * Δ2.
• Сравниваем Q1 и Q2:
• 150 * c * Δ1 = (0.1 моль / 0.15 моль) * Q1 * (125 * c * Δ2).
• Из этого следует, что:
• Δ1 / Δ2 = (150 / 125) * (0.15 / 0.1) = (1.2) * (1.5) = 1.8.

Ответ: Δ1 больше Δ2 в 1.8 раз. Окончательный ответ: 1.80.