Растворы. Способы выражения количественного состава растворов

9. Какова зависимость коэффициентов растворимости солей от температуры? Приведите примеры. Почему растворение одних веществ сопровождается выделением теплоты, а других – ее поглощением?

Ответ:

Так как растворение процесс обратимый, значит к нему применим принцип Ле-Шателье: если растворение вещества происходит с поглощением теплоты, то повышение температуры приводит к увеличению растворимости.

Для большинства твердых веществ повышение температуры способствует увеличению растворимости.

Для газов повышение температуры способствует уменьшению растворимости, так как связи между молекулами растворимого вещества и растворителя - непрочные.

Процесс растворения можно выразить схемой:

растворенное вещество + растворитель ó вещество в растворе ± ∆ Н .

Тепловой эффект, сопровождающий процесс растворения, относящийся к 1 молю растворенного вещества называется молярной теплотой растворения ∆ Н раств.

∆Н раств. = ∆Н ₁ + ∆Н ₂

∆Н ₁ > 0 - количество теплоты, затраченной на распределение частиц растворяемого вещества среди молекул растворителя (процесс эндотермический).

∆Н ₂ < 0 - тепловой эффект сольватации (процесс экзотермический).

Тепловой эффект сольватации - количество теплоты, которая выделяется при взаимодействии растворенного вещества с молекулами растворителя и образование связей между ними.

для твердого вещества:

∆Н₁ > 0 - энергия необходимая для разрушения кристаллической решетки и энергия необходимая для разрыва связей между молекулами растворителя (процесс эндотермический).

В зависимоссти от того преобладает первая или вторая составляющие, процесс растворения может быть экзотермический или эндотермический:

если │ ∆Н₂ │> │∆ Н₁│, процесс экзотермический и ∆Н < 0;

если │∆Н₂ │< │∆ Н₁│, процесс эндотермический и ∆Н > 0.

Для большинства солей характерно увеличение растворимости при нагревании.

Влияние температуры на растворимость некоторых твердых веществ (в г/100 г воды).

Вещество	Температура, ° C
	0	20	50	80	100
KBr	53,5	65,2	80,8	94,6	103,3
NaCl	35,7	35,9	36,8	38,1	39,4
CaSO4	0,176	0,206	0,180	0,102	0,066

a) Насыщенный при 90 °С раствор хлората калия массой 7 кг охладили до 10 °С. Рассчитайте массу образовавшегося при этом осадка безводной соли, если коэффициенты ее растворимости при указанных температурах равны, соответственно, 46,1 и 5,2 г на 100 г воды.

Дано:

t₂ = 90 °С

s₂(KClO₃) = 46,1 г на 100 г воды

t₁ = 10 °С

s₁(KClO₃) = 5,2 г на 100 г воды

m_р-ра= 7 кг при t₂ = 90 °С

Найти:

m_осадка(КСlO₃)

Решение:

Масса насыщенного раствора при 90 °С равна:

m_р-ра= 100 + 46,1 = 146,1 г.

Масса хлората калия в этом растворе:

в растворе массой 146,1 г содержится KClO₃ массой 46,1 г,

в растворе массой 7000 г содержится KClO₃ массой х г,

7000∙46,1

х = m( KClO₃) = = 2208,76 г.

146,1

Масса воды в 7000 г раствора будет равна:

m( Н₂O) = 7000 – 2208,76= 4791,24 г.

Вычислим массу KClO₃ в насыщенном растворе при 10 °С в 4791,24 г Н₂O:

В 100 г Н₂O растворяется 5,2 г KClO₃,

В 4791,24 г Н₂O растворяется у г KClO₃,

4791,24 ∙5,2

у = m(KClO₃) = = 249,14 г.

100

При охлаждении выделится хлорат калия массой:

m_осадка(КClO₃) = 2208,76 - 249,14 = 1959,62 г.

Ответ: m_осадка(КClO₃) = 1959,62 6 г.

б) Массовая доля серной кислоты в растворе равна 55 % (плотность раствора – 1,44 г/см³). Рассчитайте молярную, эквивалентную и массовую концентрации кислоты в данном растворе.

Дано:

ω(Н₂SO₄) = 55 %

ρ(Н₂SO₄) = 1,44 г/см³

С(H₂SO₄) -?

С(1/z H₂SO₄) - ?

Т(H₂SO₄) - ?

Решение:

Молярную концентрацию раствора вычислим по формуле:

n(H₂SO₄) m(H₂SO₄)

С (H₂SO₄) = =

V_р-ра М(H₂SO₄)∙V_р-ра

Примем объем раствора равным 1 дм³ = 1000 см³.

Вычислим массу раствора:

m_(р-ра) = V_(р-ра)∙ ρ = 1000 ∙ 1,44 = 1440 г

Вычислим массу H₂SO₄ в 55 %-ном растворе:

m(H₂SO₄)= m _(р-ра) ∙ ω(H₂SO₄) = 1440 ∙ 0,44 = 633,6 г.

М(H₂SO₄) = 98 г/моль

Найдем молярную концентрацию H₂SO₄:

633,6 г

С(H₂SO₄) = = 6,465 моль/л

98 г/моль∙1дм³

Эквивалентную концентрацию H₂SO₄ найдем по формуле:

m(H₂SO₄)

С ( ½ H₂SO₄) =

М( ½ H₂SO₄)·Vр-ра

Найдем молярную массу эквивалента H₂SO₄, учитывая фактор эквивалентности f_экв(H₂SO₄) = ½ :

М(½ H₂SO₄)= ½ · М(H₂SO₄) = ½ · 98 = 49 г/моль

633,6 г

С (½ H₂SO₄) = = 12,93 моль/дм³

49г/моль·1дм³

Массовую концентрацию (титр) вычислим по формуле:

m(H₂SO₄) 633,6 г

Т (H₂SO₄) = = = 0,6336 г/см³

V_р-ра(H₂SO₄) 1000 см³

Ответ: С(H₂SO₄) =6,465 моль/л; С(½ H₂SO₄) =12,93 моль/дм³;

Т(H₂SO₄) = = 0,6336 г/см³.

Т е м а VII