Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Общая химия. Часть I. Учебное пособие для самостоятельной подготовки студентов
.pdf
11
N
ри тельрвав
вав
nn
n
46
921
10
2
82
2
nn
n
N
OHOHHC
OHHC
OHHC
252
52
52
200
10006
60
301
в-ва
=
.
Найдем количество молей этилового спирта в растворе:
46 г С2Н5ОН – 1 моль;
92 г С2Н5ОН – х.
х =
= 2 моля.
Определяем мольную долю этилового спирта:
= 0,2.
Следовательно, мольная доля этилового спирта в растворе 0,2.
3. Определите молярную концентрацию раствора, содержащего 6 г мочевины СО(NН2 )2 (М = 60 г) в 200 см3 раствора?
Решение
Молярная концентрация или молярность – это количество молей рас-
творенного вещества, содержащееся в 1 л или 1000 см3 раствора.
Найдем, сколько г мочевины содержится в 1000 см3 раствора:
200 см3 р-ра – 6 г;
1000 см3 р-ре – х.
х =
= 30 г.
Следовательно, раствор содержит 30 г мочевины в 1 л. Определим,
сколько молей составляют 30 г СО(NН2 )2 .
60 г мочевины – 1 моль;
30 г мочевины – у.
у =
= 0,5 моля.
Итак, в 1 л или 1000 см3 раствора содержится 0,5 моля, т. е. молярная
концентрация мочевины 0,5 моль/л.
12
4. Какова мольная доля вещества (М = 324 г) в растворе, содержащем
ри тельрвав
вав
nn
n
18
1621
911
ри тельрвав
вав
nn
n
100
3,12)(
3
смV
гm
pаp
вав
1 моль этого вещества в 162 см3 Н2О?
Решение
Мольная доля – это отношение количества молей растворенного веще-
ства к сумме молей растворенного вещества и растворителя:
N
в-ва
=
(безразмерная величина).
Определим количество молей растворителя в растворе:
Поскольку плотность (ρ) Н2О = 1 г/см3 , то количество см3 Н2О можно
приравнять количеству граммов Н2О. Следовательно, имеется 162 г Н2О.
Тогда
18 г Н2О – 1 моль;
162 г Н2О – х.
х =
= 9 молей.
Так как количество молей растворенного вещества известно – 1 моль, то
можно определить мольную долю растворенного вещества:
N
в-ва
=
= 0,1.
5. Определите титр раствора ацетонитрила, содержащего 12,3 г ацето-
нитрила СН3СN (М = 41 г) в 100 см3 раствора.
Решение
Титр раствора Т – это количество граммов растворенного вещества, со-
держащееся в 1 см3 раствора.
Т
=
р-ра
= 0,123 г/см3.
13
6. Чему равен объем воды, который необходимо прибавить к раствору
100
50030
5
150100
pappapOH
mmm
2
массой 500 г, чтобы уменьшить массовую долю () растворенного вещества
с 30 до 5 %?
Решение
Найдем, какое количество вещества содержится в 500 г р-ра (массу рас-
твора обозначим m′) с массовой долей ( = 30 %):
100 г р-ра – 30 г в-ва;
500 г р-ра – х.
х =
= 150 г в-ва.
Определим массу раствора (m′′) полученного после его разбавления
до массовой доли ( = 5 %):
5 г в-ва – 100 г р-ра;
150 г в-ва – у.
у =
= 3000 г.
Масса воды, которую необходимо добавить к 500 г раствора с массовой
долей ( = 30 %), чтобы получить раствор с массовой долей ( = 5 %), будет
равна:
= 3000 – 500 = 2500 г = 2,5 кг.
7. Какую массу растворенного вещества необходимо добавить к раство-
ру массой 1 кг, чтобы увеличить массовую долю (ω) растворенного вещества
с 10 до 20 %?
Решение
Найдем, массу растворенного вещества (m1) в 1 кг раствора с массовой
долей (ω = 10 %):
100 г р-ра – 10 г в-ва;
1000 г р-ра – х.
14
х =
100
100010
OH
2
m
80
90020
1
1000
Mm
m
= 100 г в-ва.
Затем находим массу воды, которая содержится в 1 кг раствора:
= 1000 г р-ра – 100 г в-ва = 900 г.
Далее определим какое количество растворенного вещества (m2) должна
содержится в 900 г Н2О, чтобы образовался раствор с массовой долей (ω = 20 %):
80 г Н2О – 20 г в-ва;
900 г Н2О – у.
у =
= 225 г в-ва.
Следовательно, необходимо добавить массу растворенного вещества
(m
):
в-ва
m
= m2 – m1 = 225 – 100 = 125 г.
в-ва
8. При какой температуре будет замерзать раствор, содержащий 0,2 моля
растворенного вещества (М = 37 г) в 200 см3 воды?
Решение
Согласно закона Рауля, понижение температуры замерзания раствора t
по сравнению с температурой замерзания растворителя выражается уравнением (6):
t = К
к
,
где Кк – криоскопическая константа, значение которой зависит от природы
растворителя (для Н2О Кк равна 1,86);
m – масса растворенного вещества, г;
М – молярная масса растворенного вещества, г;
m1 – масса растворителя, г.
Найдем массу растворенного вещества, m:
1 моль вещества – 37 г;
0,2 моля вещества – х.
15
х =
1
372,0
OH
2
20037
10004,7
86,1
1000
ри тельрвав
вав
mM
m
1
1000
Mm
m
OH
К
2
100086,1
200006215
1000
1
)(
242
К
tMm
m
OHHC
= 7,4 г в-ва.
Поскольку
= 1 г/см3 , то 200 см3 воды можно приравнять 200 г воды.
Подставляем данные задачи в уравнение (6) и определим понижение
температуры замерзания раствора:
t = К
= 1,86 С.
Поскольку температура замерзания воды 0 С, поэтому температура за-
мерзания раствора равна:
t С = 0 + (–1,86) = –1,86 С.
9. В системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания в качестве антифриза используют водный раствор этиленгликоля С2Н4(ОН)2 . Вычислите
весовое количество этиленгликоля, которое необходимо взять на 20 л воды,
чтобы приготовить раствор с температурой замерзания –15 С.
Решение
Понижение температуры замерзания, t раствора неэлектролита по
сравнению с чистым растворителем определяется по закону Рауля (6):
t = К
,
где К – криоскопическая константа воды (
m – масса неэлектролита, г;
М – молярная масса неэлектролита, г;
m1 – масса растворителя, г.
Подставляем данные задачи в формулу (6) и определяем массу этиленг-
ликоля С2Н4(ОН)2 (молярная масса 62 г):
= 1,86);
= 10000 г или 10 кг.
16
10. При какой температуре будет кипеть раствор, содержащий 92 г эти-
1
1000
Mm
m
50046
100092
ри тельрвав
вав
ра створа
вав
mm
m
M
m
лового спирта (М = 46 г) в 500 см3 воды?
Решение
По закону Рауля, понижение температуры замерзания и повышение
температуры кипения раствора, t по сравнению с температурами замерзания
и кипения растворителя выражается формулой (6):
t = К
,
где К – криоскопическая или эбуллиоскопическая константы, значение кото-
рых зависит от природы растворителя (для воды они соответственно
равны 1,86 и 0,52);
m и М – соответственно масса растворенного вещества, г и его молярная мас-
са (моль), г;
m1 – масса растворителя, г.
Подставляем данные задачи в формулу (6) и определяем повышение
температуры кипения раствора:
t =
• 0,52 = 2,08 С.
Следовательно, температура кипения водного раствора этилового спирта
будет равна:
100 + 2,08 = 102,08 С.
11. Смешали 300 г 20 % раствора и 500 г 40 % раствора NаСℓ. Чему
равна массовая доля полученного раствора?
Решение
Массовая доля – это отношение массы растворенного вещества
к массе раствора:
=
Если умножить на 100 %, то получим массовую долю в процентах (, %).
.
17
Находим, сколько граммов NаСℓ (m1) содержится в 300 граммах 20 %
100
30020
100
50040
800
260
рар
NaC
m
m
раствора:
100 г р-ра – 20 г NаСℓ;
300 г р-ра – х.
х =
= 60 г NаСℓ.
Далее находим, сколько граммов NаСℓ (m2) содержится в 500 граммах
40 % раствора:
100 г р-ра – 40 г NаСℓ;
500 г р-ра – у.
у =
= 200 г NаСℓ.
Затем находим, чему равна масса растворителя после смещения
m
= 300 + 500 = 800 г.
р-ра
Определяем, какова масса соли NаСℓ в растворе после смещения
(m
):
NаСℓ
m
= m1 + m2 = 60 + 200 = 260 г.
NаСℓ
И в заключение определяем новую массовую долю полученного раствора:
=
= 0,325,
а массовая доля в процентах будет равна:
0,325 • 100 % = 32,5 %.
12. Чему равно осмотическое давление раствора, содержащего 17,1 г са-
хара С12Н22О11 (М = 342 г) в 500 см3 воды (0 С)?
Решение
Осмотическое давление – это давление, которое нужно приложить к рас-
твору, чтобы привести его в равновесие с чистым растворителем, отделенным
от него полупроницаемой перегородкой (закон Вант-Гоффа) (2):
π = СмRТ,
18
где π – осмотическое давление, атм;
500342
10001,17
1000
2112212
112212
OHOHC
OHC
mM
m
270
271
См – молярная концентрация неэлектролита в растворе, моль/л;
R – универсальная газовая постоянная, 0,082 атм/К • моль;
Т – абсолютная температура, К.
Найдем молярную концентрацию сахара в растворе:
См =
= 0,1 М/л.
Осмотическое давление (π) будет равно:
π = СмRТ = 0,1 • 0,082 • 273 = 2,24 атм.
(температуру 0 С переводим в К).
13. Чему равно осмотическое давление раствора, содержащего 27 г ве-
щества (М = 270 г) в 22,4 л Н2О (0 С)?
Решение
Осмотическое давление – это давление, которое нужно приложить к рас-
твору, чтобы привести его в равновесие с чистым растворителем, отделенным
от него полупроницаемой перегородкой (закон Вант-Гоффа) (2):
π = СмRТ,
где π – осмотическое давление, атм;
См – молярная концентрация неэлектролита в растворе;
R – универсальная газовая постоянная, 0,082 атм/К • моль;
Т – абсолютная температура, К.
Найдем количество молей вещества в растворе:
270 г в-ва – 1 моль;
27 г в-ва – х.
х =
= 0,1 моля.
Определим молярную концентрацию вещества в растворе:
22,4 л р-ра – 0,1 моля в-ва;
19
1 л р-ра – у.
4,22
11,0
100
620026
56
16121
у =
= 4,46 • 10–3 моля/л.
Находим значение осмотического давление раствора:
π = СмRТ =
Итак, π = 4,46 • 10–3 • 0,082 • 273 = 0,1 атм.
14. Плотность 26 % раствора КОН равна 1,24 г/см3 . Сколько молей КОН
находится в 5 л раствора?
Решение
Найдем массу 5 л (5000 см3) раствора щелочи КОН:
m
= ρ
• V
р-ра
р-ра
= 1,24 • 5000 = 6200 г.
р-ра
Далее находим количество граммов КОН в 6200 г раствора:
100 г р-ра – 26 г КОН;
6200 г р-ра – х.
х =
= 1612 г.
Далее определяем количество молей КОН (1 моль КОН = 56 г) в 5000 см3
или 6200 г раствора:
56 г КОН – 1 моль;
1612 г КОН – у.
у =
= 28,8 м КОН.
15. В какой массе воды надо растворить 67,2 л НСℓ (объем измерен при
нормальных условиях), чтобы получать 9 % раствор НСℓ?
Решение
Находим, чему равняется масса 67,2 л НСℓ (н. у.). Согласно следствия
из закона Авогадро, 1 моль любого газа при нормальных условиях равен
22,4 л. Отсюда 1 моль НСℓ или 22,4 л НСℓ (н. у.) – 36,5 г НСℓ (молярная масса НСℓ, г), а 67,2 л – х
20
х =
4,22
5,362,67
9
5,10991
80
9816
10
1006,19
07,1
196
m
V
42
42
42
SOH
SOH
SOH
= 109,5 г НСℓ.
Чтобы приготовить 100 г 9 % раствора требуется:
9 г НСℓ – 91 г Н2О;
109,5 г НСℓ – у.
у =
= 1107 г Н2О.
Следовательно, необходимо 67,2 л НСℓ (н. у.) растворить в 1107 г Н2О.
16. Сколько см3 10 % раствора серной кислоты Н2SО4 (ρ = 1,07 г/см3) по-
требуется для нейтрализации раствора, содержащего 16,0 г NаОН?
Решение
Напишем уравнение реакции между кислотой Н2SО4 и щелочью NаОН:
Н2SО4 + 2NаОН = Nа2SО4 + 2Н2О.
Согласно уравнения реакции, 1 моль Н2SО4 (98 г) реагирует с 2 молями
NаОН (2 • 40 = 80 г), т.е. 80 г NаОН реагируют с 98 г Н2SО4, а для нейтрализации 16,0 г NаОН потребуется х г Н2SО4 , или:
80 г NаОН – 98 г Н2SО4;
16,0 г NаОН – х.
х =
= 19,6 г Н2SО4 (100 %)
Находим, какую массу 10 % Н2SО4 необходимо взять, чтобы нейтрализовать 16,0 г NаОН:
10 г Н2SО4 – 100 г р-ра;
19,6 г Н2SО4 – у.
у =
= 196 г Н2SО4 (10 %)
Жидкие растворы ядовитых веществ не взвешивают, а отмеряют их объемы. Объем 10 % Н2SО4 будет равен:
= 183,2 см3
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]