Образцы решения задач

Пример. Вычислите: а) процентную по массе (С %); б) молярную (С_М); в) нормальную (С_Но); г) моляльную (С_т) концентрации раствора H₃PO₄, полученного при растворении 18 г кислоты в 282 см³ воды, если плотность раствора 1.031 г/см³. Чему равен титр этого раствора? Чему равна мольная доля H₃PO₄?

Решение. а) Массовая процентная концентрация (С %) показывает число граммов вещества, содержащегося в 100 г раствора. Так как массу 282 см³ воды можно, принять равной 282 г, то масса полученного раствора 18+282 = 300 (г) и, следовательно, можно составить пропорцию

С % H₃PO₄ - 100 г раствора ,

18 г H₃PO₄ - 300 г раствора ,

;

6) молярносгь (С_М) показывает число грамм-молекул (молей) растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора. Масса 1 л раствора равна 1.031·1000 = 1031 г. Массу кислоты в титре раствора находим из пропорции

18 г H₃PO₄ - 300 г раствора ,

х - 1031 г раствора ,

H₃PO_{4 .}

Молярность раствора получим делением числа: граммов H₃PO₄ в 1 л раствора на молекулярную массу H₃PO₄:

,

или все можно представить в виде одной пропорции

С_М - 1000 мл раствора,

;

;

в) нормальность (С_Н) показывает число г-экв растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора.

Так как 1 г-экв , то

,

или все в одной пропорции

С_Н - 1000 мл раствора,

;

;

г) моляльность (С_М) показывает число грамм-молекул (молей) растворенного вещества, содержащихся в 1000 г растворителя. Составляем пропорцию:

С_т - 1000 г растворителя ,

;

.

Титр раствора определяется количеством граммов растворенного вещества в 1 мл раствора. Так как 1 л раствора содержит 61.86 г фосфорной кислоты, то

.

Мольная доля растворенного вещества определяется отношением числа молей растворенного вещества к сумме числа молей растворителя и растворенного вещества:

.

Количество молей растворенного вещества H₃PO₄ составляет

.

Количество молей растворителя, т.е. воды, составляет

,

где 18 — это молекулярная масса воды. Следовательно, мольная доля растворенного вещества равна

Пример. На сколько градусов повысится температура кипения воды, если в 100 г воды растворить 9 г глюкозы C₆H₁₂O₆?

Решение. ; количества растворенного вещества ; ;

– г растворителя

– 100 г растворителя

0.5 моль

0.52·0.5 = 0.26° .

Пример. При 25°С осмотическое давление некоторого водного раствора равно 1.24 Мпа. Вычислить осмотическое давление при 0°С.

Решение. ; ;

5·10⁴·8.31·273 = 1.14 МПа .

Диссоциация электролитов. Константа диссоциации

Процесс распада молекул растворенного вещества на заряженные частицы (ионы) называется электролитической диссоциацией. По современным представленным причиной электролитической диссоциации является сложное физико-химическое взаимодействие молекул электролита с полярными молекулами растворителя. Это взаимодействие может носить ион-дипольный или диполь-дипольный характер. К электролитам относятся растворы кислот, солей и оснований.

Количественной мерой способности веществ распадаться на ионы является степень электролитической диссоциации (α), представляющая собой отношение числа молекул электролита распавшихся на ионы, к общему числу растворенных молекул (т.е. α - доля молекул электролита распавшихся на ионы). По степени диссоциации электролиты делятся на сильные (т.е. полностью диссоциирующие на ионы с α → 1 (100 %) и слабые, с α → 0 (т.е. диссоциирующие в очень небольших количествах).

В растворах слабых электролитов процесс диссоциации протекает обратимо, т.е. имеет место равновесие между молекулами и ионами, и, следовательно, к нему может быть применен закон действующих масс.

Рассмотрим диссоциацию слабого электролита цианистоводородной кислоты

HCN H⁺ + C ,

,

где К_Д, - константа равновесия, называемая в данном случае константой диссоциации. Константа диссоциации характеризует способность электролита распадаться на ионы: чем больше константа диссоциации, тем сильнее электролит диссоциирует на ионы. Понятие константы диссоциации — это характеристика слабых электролитов и не применяется к сильным электролитам.