Основные величины, используемые для решения задач на растворы неэлектролитов

Количество вещества	n, моль n =	Количество вещества равно отношению массы вещества к его молярной массе
Мольная доля вещества	N(X)=	Отношение количества вещества компонента Х к общему количеству всех веществ в системе
Моляльная концентрация	CM(X)= = = моль/кг	Отношение количества вещества к массе растворителя
Молярная концентрация	С(Х) = , моль/л; моль/м3	Отношение количества вещества Х, содержащего в растворе, к объёму этого раствора
Давление насыщенного пара растворителя	р, кПа	Давление пара, при котором при данной температуре в системе жидкость-пар наступает динамическое равновесие v испарение= v конденсация
Относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над идеальным или бесконечно разбавленным раствором нелетучего вещества		При постоянной температуре равно мольной доле растворенного вещества (первый закон Рауля)
Повышение температуры кипения или понижение температуры замерзания идеальных или бесконечно разбавленных нелетучих растворов	Е∙ Сm(Х) ∆ t зам = К ∙ Сm(Х)	Прямо пропорционально моляльной концентрации вещества в растворе (второй закон Рауля)
Осмотическое давление	Росм = сRT	Избыточное гидростатическое, возникающее в результате осмоса и приводящее к выравниванию скоростей взаимного проникновения молекул растворителя через мембрану с избирательной проницаемостью
Изотонический коэффициент	i; i = 1 + α (n -1), где n - число ионов, на которое распадается данный электролит; α -степень диссоциации	Отношение общего числа частиц (молекул или ионов) растворенного вещества в растворе после диссоциации к исходному числу молекул вещества, учитывает межмолекулярные взаимодействия в реальных растворах

Решение типовых задач

 

Задача 1 Хлорид алюминия массой 1, 33 г растворили в воде объемом 200мл. Плотность полученного раствора 1, 0, 5 г/мл. Рассчитать молярную концентрацию, моляльную концентрацию и молярные доли хлорида алюминия и воды.

Решение

1. Молярная концентрация. Масса раствора:

m₂ = 200 г + 1, 33г = 201, 33 г;

Объём раствора: V _(р-ра) =m₂ / p =01, 33/1, 05=191.7мл=0, 19л

C(AlCl₃)= = 1, 33/133, 5∙ 0, 19=0, 05

2. Моляльная концентрация.

С_m(AlCl₃)= = 1, 33/133, 5/0, 2 = 0, 05моль/кг

3. Мольная доля. n (AlCl₃) = m(AlCl₃) / M(AlCl₃)

n (AlCl₃) = 1.33 /133.5 = 0.01 моль;

n (H₂O) =200/18 =11.1моль;

N(AlCl₃)= = 0, 01 / (11, 1+0, 01) = 0, 0009;

Задача 2 Определить давление насыщенного водяного пара при температуре 25⁰С над водным раствором сахарозы, моляльная концентрация которого равна 0, 2 моль/кг. Давление насыщенного водяного пара над чистой водой при этой температуре равно 23, 756 мм. рт. ст.

Решение

n (H₂O) =1000/18 =55.52моль

N(Н₂О)= = 55, 52 / (55, 52+ 0, 2) = 0, 99641

По закону Рауля: Р = Р₀ ∙ N(Н₂О) = 23, 756 ∙ 0, 99641 = 23, 671 мм.рт.ст.

 

Задача 3: Давление пара воды при 90^оС равно 701 гПа. При растворении в воде массой 100 г хлорида бария массой 3, 4 г давление пара понизилось на 5, 1 гПа. Вычислить кажущуюся степень диссоциации хлорида бария в этом растворе.

Решение:

Из формулы определим i и подставим значения Р_о=701; DР=5, 1; n _р.в.= n _р-ля =

,

Степень диссоциации находим из уравнения :

т.е. 76%, где n=3, т.к. молекула ВаСl₂ диссоциирует на 3 иона.

Задача 4 Определить температуру кипения раствора, содержащего 1, 84 г нитробензола С₆Н₅NO₃ в 10 г бензола. Эбуллиоскопическая константа бензола 2, 35. Температура кипения чистого бензола 80, 2⁰С.

Решение: DT=Е× m, m = ; где E – эбуллиоскопическая постоянная 2, 35;

g - масса вещества 1, 84г; М – молярная масса нитробензола 123 г/моль; W – масса растворителя 10 г; Т (С₆Н₆) = 80, 2⁰С;

DT=Е× = 2, 35 ∙ 1, 84∙ 1000 / 123∙ 10 = 3, 8⁰С

Температура кипения раствора: Т_кип. = 80, 2 + 3, 8 = 84, 0⁰С

Задача 5 Определить температуру замерзания раствора хлорида натрия с моляльной концентрацией 1, 5моль/кг, если кажущаяся степень диссоциации NaCl в этом растворе равна 84, 3%. Криоскопическая постоянная воды 1, 86 К× кг/моль.

Решение:

Вычисляем i из формулы i=1+a(n-1), принимая n=2:

i =1+0, 845× (2-1)=1, 85

Находим DT согласно формуле DT=K× i× m или DT= .

DT= ,

где К – криоскопическая постоянная; q - масса вещества (1, 5 г)

М – молекулярная масса NaCl (58, 5 г/моль); W – масса растворителя (100 г – 1, 5 г = 98, 5 г)

Следовательно, раствор замерзнет при температуре: 0-0, 893^о=-0, 893

 

Задача 6: Вычислить осмотическое давление раствора глицерина, содержащего 0, 46 г глицерина в 100 мл раствора при 20^оС.

Решение:

По закону Вант-Гоффа П _осм= СRT, где

С – концентрация раствора (моль/м³); R – универсальная газовая постоянная R=8, 31 Дж/(моль× К); Т_о =273, 15К; П _осм = осмотическое давление раствора (Па)

Молярная концентрация С определяется из соотношения:

,

где n - количество вещества (моль); q - масса растворенного вещества (кг);

V – объем раствора (м³); М – молекулярная масса растворенного вещества (г/моль)

Тогда: П _осм

П _осм= или 0, 1218 кПа

Задача 7: Раствор, содержащий 0, 48 г глицерина на 25 г воды, замерзает при температуре –0, 387^оС. Вычислить молярную массу глицерина и осмотическое давление раствора при 0^оС.

Решение: а) Молярную массу глицерина находим из формулы: , где

К – криоскопичекая постоянная, равная для водных растворов 1, 86 К× кг/моль

DТ – понижение температуры замерзания; q - масса растворенного вещества, кг

W – масса растворителя, кг; М – молярная масса вещества

M= ; DT= 0^о- (-0, 387) = 0, 387

б) Осмотическое давления П _осм

П _осм = С× R× T и DТ = К× m, где

С – концентрация раствора, моль/м³; m – концентрация раствора, моль/кг

Для разбавленных водных растворов

;

Задача8. Раствор, содержащий 0, 2394 г аммиака на 1000 г воды, замерзает при температуре –0, 0142^оС. Вычислить степень диссоциации в этом растворе.

Решение:

Степень электролитической диссоциации связана с изотоническим коэффициентом Вант-Гоффа i следующим уравнением: 0 , где n – число частиц, на которое диссоциирует молекула электролита, по определению .

DТ _{теорет.} определяют по закону Рауля.

,

где: m – концентрация раствора, моль/кг, К – криоскопическая постоянная,

Q – масса растворенного вещества, кг; W – масса растворителя, кг

DТ_опыт. – разность температуры замерзания воды и температуры замерзания раствора – по условию, DТ=0^о – (-0, 0142^о)=0, 0142^оС

Тогда

или 11, 8%

Задания для индивидуальной самостоятельной работы

37. Рассчитайте мольную долю, молярную и моляльную концентрации раствора, приготовленного растворением 1 г глицерина в 120 г воды. Считайте, что плотность раствора равна плотности чистой воды.

38. Чему будет равно давление пара раствора 1г глюкозы в 120 г воды при 28⁰С? Давление пара воды при этой температуре равно 28, 065 мм рт. ст.

39. Раствор глюкозы приготовлен растворением 18 г сахара в 1000г воды. Рассчитайте:

а) давление пара раствора при 25⁰С (давление пара чистой воды при этой температуре равно 17, 756 мм рт.ст.);

б) осмотическое давление при 25⁰С (плотность раствора равна 1, 02 г/см³;

в) температуру замерзания раствора.

40. К 50 г бензола добавлено 1, 5г неизвестного вещества. Давление пара бензола уменьшилось после этого на 1, 25 мм рт.ст. Чему равна молекулярная масса вещества (давление пара чистого бензола равно 76, 5 мм рт.ст.)?

41. Осмотическое давление раствора 1, 8 г сахара в 200 мл раствора при 20⁰С равно 1, 2 атм. Определите молярную массу сахара.

42. Рассчитайте точку замерзания водного раствора, содержащего 50 г глицерина в 600 г воды.

43. При растворении 1 г вещества в 40 г воды получается раствор, замерзающий при -1, 55⁰С. Чему равна молярная масса вещества?

44. Одинаково ли осмотическое давление децимолярных растворов глюкозы и хлорида калия (i = 0.77)

45. - 68. При растворении вещества определенной массы в определенном объёме воды рассчитайте:

а) массовую долю раствора;

б)мольную долю растворенного вещества и воды;

в) молярную концентрацию;

г) моляльную концентрацию;

(плотность растворов см. в приложении)

 

№ вар.	Растворен- ное вещество	Масса вещества, m, г	V(H2O) мл	Массовая доля (%)	Мольная доля	Молярная концентр. моль/л	Моляльная конц. моль/кг
	Н3РО4
	КОН
	HNO3
	HCl
	NaOH
	H2SO4
	HNO3
	КОН
	HCl
	NaOH
	Н3РО4
	КОН
	HNO3
	H2SO4
	HCl
	КОН
	HNO3
	H2SO4
	NaOH
	Н3РО4
	КОН
	HNO3
	NaOH
	Н3РО4

 

 

69.- 92. По данным таблицы рассчитайте следующие характеристики

 

№	Растворенное вещество	Давление насыщенного пара раствор ителя, Р0, Па.	Давление насыщенного пара над раствором, Р, Па	Масса веще ства, г	Масса воды, Г	ω, %	, %	i	t, 0C
	NaNO3		592.0			7.8		-
	CaCl2	2337.8	2321.0			-	?	2, 8
	NaCl					-
	Na2SO4					-
	KNO3							1, 9
	NaOH
	KOH					9, 1
	NaClO3
	NH4Cl
	KBr
	Ca(NO3)2					5, 9
	Ba(NO3)2
	KCl
	HCl			7, 3
	CaCl2			6, 7
	CaCl2
	NH4Cl
	NaOH
	NaNO3			8, 9
	HCl
	KCl
	KNO3
	HBr					0, 4
	Ca(NO3)2					5, 2

 

93. Чему будет равно давление пара раствора 1г глюкозы в 120 г воды при 28^оС?

94. Проба нелетучей жирной кислоты массой 1, 25 г растворена в 500 г четыреххлористого углерода. Точка кипения раствора повышается на 0, 06^оС, а эбулиоскопическая константа четыреххлористого углерода равна 4, 88. Чему равна молекулярная масса жирной кислоты?

95. Одинаково ли осмотическое давление 5%-ного раствора глюкозы и 5%-ного раствора глицерина при температуре 20^оС? Ответ подтвердить вычислением.

96. Осмотическое давление раствора 1, 8 г сахара в 200 мл раствора при 20^оС равно 1, 2 атм. Определите молекулярную массу сахара.

97. При какой температуре замерзнет раствор, в 100 г которого растворено 0, 022 моль мальтозы?

98. При растворении 1 г вещества в 40 г воды получается раствор, замерзающий при –1, 55^оС. Чему равна молекулярная масса вещества?

99. Рассчитайте молекулярную массу моносахарида, если при растворении 1, 8 г его в 1 л воды температура замерзания полученного раствора понизилась на 0, 186^оС.

100. Вычислить давление паров над раствором глюкозы моляльной концентрацией 1, 5 моль/кг при 60^оС. Давление паров воды при этой температуре равно 19, 9 кПа.

101. Осмотическое давление раствора глицерина при О^оС равно 133, 3 кПа. Найдите осмотическое давление этого раствора при 18^оС.

102. Вычислить осмотическое давление раствора, содержащего в 5 л 0, 3 моль глюкозы (температура раствора 22^оС).

103. Вычислить осмотическое давление раствора, содержащего в 250 мл воды 0, 538 г фруктозы, при 27^оС.

104. В эфире массой 100 г растворяется бензойная кислота массой 0, 625 г. Вычислите повышение температуры кипения полученного раствора по сравнению с чистым эфиром. Эбулиоскопическая постоянная эфира равна 2 К× кг/моль.

105. Раствор, содержащий глюкозу массой 7, 25 г в воде массой 200 г, замерзает при температуре –0, 378^оС. Криоскопическая постоянная воды равна 1, 86 К× кг/моль. Определите относительную молекулярную массу глюкозы.

106. Вычислить осмотическое давление раствора глицерина, содержащего 0, 46 г глицерина в 100 мл раствора при 20^оС.

107. Раствор, содержащий 0, 48 г глицерина в 25 г воды, замерзает при температуре –0, 387^оС. Вычислить молекулярную массу глицерина и осмотическое давление раствора при 0^оС.

108. Какова массовая доля водного раствора фруктозы, который замерзает при температуре –0, 524⁰С?

109. Сколько граммов нафталина растворено в хлороформе массой 50 г, если полученный раствор кипит при 62, 234⁰С? Температура кипения хлороформа 61, 2⁰С, а эбулиоскопическая постоянная его 3, 76 К× кг/моль.

110. Какую массу глюкозы нужно растворить в воле массой 100 г, чтобы повышение температуры кипения было равно 1⁰С. Эбулиоскпическая постоянная воды 0, 512 К× кг/моль.

111. Какова молярная концентрация раствора мочевины, если при 17⁰С он производит давление, равное 86, 6 кПа?

112. Сколько граммов глюкозы должно содержаться в растворе объемом 1 л, чтобы осмотическое давление было равным 113, 3 кПа?

Электропроводность

Ответьте на вопросы:

1. Каковы различия между проводниками первого и второго рода? Приведите примеры таких проводников. Какова зависимость электропроводности таких проводников от температуры.

2. Чем осуществляется проводимость электричества в растворах электролитов, и от каких факторов она зависит?

3. Что такое удельная электрическая проводимость? Какие факторы на нее влияют?

4. Как зависит удельная электрическая проводимость от разбавления?

5. Что такое эквивалентная электропроводность? Какие факторы определяют ее значение? Как связана ее величина с разбавлением в растворах слабых электролитов?

6. Каковы различия зависимости эквивалентной электропроводности от разбавления в растворах сильных и слабых электролитов?

7. От каких факторов зависит эквивалентная электропроводность при бесконечном разбавлении?

8. Дайте определение электрохимической подвижности ионов в растворе.

9. Какие ионы обладают наибольшей электрохимической подвижностью в водных растворах и почему?

10. Какое практическое значение имеет определение электрической проводимости?

11. Как определяют влажность почв, зерна?

12. Что такое кондуктометрическое титрование?

13. Почему в ходе нейтрализации кислоты щелочью электропроводность изменяется? Как она изменяется?

14. Начертите и объясните диаграмму кондуктометрического титрования слабой кислоты сильной щелочью?

Задания с выбором ответа

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: