WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 15 |

в) Эквивалентная концентрация, или нормальность, Сн показывает число эквивалентов растворенного вещества, содержащегося в 1 л раствора.

Так как эквивалентная масса Н3РО4 = М / 3 = 98 / 3 = 32,67 г / моль Сн = 61,86 / 32,67 = 1,89 моль / л (эквивалентных масс).

г) Мольно-массовая концентрация, моляльность Сm, показывает число молей растворенного вещества, содержащего в 1000 г растворителя. Массу Н3РО4 в 1000 г растворителя Н2О находим из соотношения 282 г Н2О – 18 г Н3РО1000 г Н2О – Х г Н3РОХ = 1000 · 18 / 282 = 68,83 г Н3РО4.

Отсюда Сm = 63,83 / 98 = 0,65 моль / 1 кг растворителя.

Титром Т раствора называется число граммов растворенного вещества в 1 см3 (мл) раствора. Так как в 1 л раствора содержится 61,86 г кислоты, то Т = 61,86 / 1000 = 0,06186 г / см3.

Зная нормальность раствора и эквивалентную массу (Эm) растворенного вещества, титр легко найти по формуле Т = СнЭm / 1000.

П р и м е р 2. На нейтрализацию 50 см3 раствора кислоты израсходовано 25 см3 0,5-нормального раствора щелочи.

Чему равна нормальность кислоты Р е ш е н и е. Так как вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных соотношениях, то растворы равной нормальности реагируют в равных объемах. При разных нормальностях объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их нормальностям, т.е. V1 / V2 = С(н.2) / С(н.1) или V1С(н.1) = V2С(н.2):

50С (н.1) = 25 · 0,5, откуда С(н.1) = 25 · 0,5 / 50 = 0,25 н.

П р и м е р 3. К 1л 10 %-ного раствора KОН (пл. 1,092 г / см3) прибавили 0,5 л 5 %-ного раствора KОН (пл. 1,г / см3). Объем смеси довели до 2 л. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора.

Р е ш е н и е. Масса одного литра 10 %-ного раствора KОН 1092 г. В этом растворе содержится 1092 · 10 / 100 = 109,2 г KОН. Масса 0,5 л 5 %-ного раствора 1,045 · 500 = 552,5 г. В этом растворе содержится 522,5 · 5 / 100 = 26,125 г KОН.

В общем объеме полученного раствора (2 л) содержание KОН составляет 109,2 + 26,125 = 135,325 г.

Отсюда молярность этого раствора СМ = 135,325 / 2 · 56 = 1,2 М, где 56 г / моль – мольная масса KОН.

П р и м е р 4. Какой объем 96 %-ной серной кислоты плотностью 1,84 г / см3 потребуется для приготовления 3 л 0,н. раствора Р е ш е н и е. Эквивалентная масса Н2SО4 = М / 2 = 98 / 2 = 49 г / моль. Для приготовления 3 л 0,4 н. раствора требуется 49 · 0,4 · 3 = 58,848 г Н2SО4. Масса 1 см3 96 %-ной кислоты 1,84 г. В этом растворе содержится 1,84 · 96 / 100 = 1,766 г Н2SО4.

Следовательно, для приготовления 3 л 0,4 н. раствора надо взять 58,848 : 1,766 = 33,32 см3 этой кислоты.

ЗАДАНИЯ 201. Чему равна молярная концентрация раствора, который содержит в 3 л 175,5 г поваренной соли 202. Какой объем 2,5 %-ного раствора NaOH (плотность раствора 1,03 г / мл) можно приготовить из 80 мл 35 %-ного раствора плотностью 1,38 г / мл 203. Какой объем раствора фосфорной кислоты с массовой долей Н3РО4 36 % и плотностью 1,216 г / мл требуется для приготовления 13 л 0,15 н. раствора Н3РО4 204. Какой объем воды надо прибавить к 200 мл 20 %-ного раствора Н2SО4 плотностью 1,14 г / мл, чтобы получить %-ный раствор 205. Сколько миллилитров 70 %-ной Н2SO4 (плотность раствора 1,622 г / мл) надо взять для приготовления 25 мл 2М раствора 206. Какое количество Na2B4O7 · 10H2O и воды надо взять для приготовления 3 кг раствора, содержащего 4 % безводной соли 207. Сколько миллилитров 49 %-ного раствора Н3РО4 (плотность раствора 1,33 г / мл) потребуется для приготовления 2 л 0,1 н. раствора 208. Смешаны 0,8 л 1,5 н. NaOH и 0,4 л 0,6 н. NaOH. Какова нормальность полученного раствора 209. Cмешаны 800 мл 3 н. раствора KОН и 1,2 л 12 %-ного раствора KОН плотностью 1,1 г/мл. Вычислить нормальную концентрацию полученного раствора.

210. Сколько воды надо прибавить к 200 мл 1 н. раствора NaOH, чтобы получить 0,05 н. раствор 211. В каком количестве воды надо растворить 14,2 г оксида фосфора(V), чтобы получить 2 %-ный раствор ортофосфорной кислоты 212. Вычислить молярность и нормальность 40 %-ного раствора Н3РО4, плотность раствора 1,25 г / мл.

213. На нейтрализацию 20 мл раствора, содержащего в 1 литре 12 г щелочи, израсходовано 24 мл 0,25 н. раствора кислоты. Найти нормальную концентрацию щелочи и эквивалентную массу щелочи.

214. Растворимость сероводорода при 20 °С и давлении 1,0133 105 Па равна 2,91 л на 1 л воды. Вычислить массовую долю Н2S в полученном растворе.

215. Вычислить мольные доли этилового спирта и воды в 56 %-ном растворе.

216. В воде массой 128 г растворили метиловый спирт объемом 40 мл и плотностью 0,8 г / мл. Определить молярную концентрацию полученного раствора, если его плотность равна 0,97 г / мл.

217. На нейтрализацию 50 мл раствора щелочи израсходовано 30 мл 0,2 н. раствора Н2SO4. Какова нормальность раствора щелочи Сколько 0,1 н. раствора HCl потребовалось бы для той же цели 218. Какую массу медного купороса CuSО4 · 5Н2О и воды надо взять для приготовления раствора сульфата меди(II) массой 40 г с массовой долей CuSО4 2 %.

219. Сколько граммов 5 %-ного раствора AgNO3 требуется для обменной реакции со 120 мл 0,6 н. раствора AlCl3 220. Плотность раствора Na2CO3 равна 1,102 г / мл. Из 4 л этого раствора при действии соляной кислоты получено 66,6 л СО2 (н. у.). Вычислить массовую долю (%) Na2CO3 в растворе.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 2.1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ Разбавленные растворы неэлектролитов обладают рядом свойств (коллигативные свойства), количественное выражение которых зависит только от числа находящихся в растворе частиц растворенного вещества и от количества растворителя.

Некоторые коллигативные свойства растворов используются для определения молекулярной массы растворенного вещества.

Зависимость этих свойств от концентрации выражается уравнениями:

1. Понижение давления пара растворителя над раствором, Р (закон Рауля):

Р1 = N1Р0 ; Р = Р0 – Р1 = N2Р0 = Р0n2 / (n1 + n2), где Р1 – парциальное давление насыщенного пара растворителя над раствором; Р0 – давление насыщенного пара растворителя над чистым растворителем; N1 – мольная доля растворителя; N2 – мольная доля растворенного вещества; n1 – количество растворителя; n2 – количество растворенного вещества.

2. Понижение температуры кристаллизации раствора tкрист = kСm, где k – криоскопическая постоянная растворителя; Сm – моляльная концентрация растворенного вещества.

3. Повышение температуры кипения раствора tкип = ЕСm, где Е – эбуллиоскопическая постоянная растворителя.

4. Осмотическое давление Росм = СМRТ, кПа, где СМ – молярная концентрация растворенного вещества; R – универсальная газовая постоянная 8,314 Дж / моль · K; Т – температура, K.

Значения криоскопических и эбуллиоскопических постоянных некоторых растворителей:

K Е K Е Вода 1,86 0,52 Анилин 5,87 3,Бензол 5,1 2,57 Метиловый спирт – 0,Этиловый спирт – 1,16 Бензойная кислота 8,8 – Диэтиловый эфир 1,73 2,02 Нитробензол 8,1 – Ацетон 2,40 1,Рассмотрим примеры решения задач с использованием приведенных соотношений.

П р и м е р 1. При 25 °С давление насыщенного пара воды составляет 3,166 кПа (23,75 мм рт. ст.). Найти при той же температуре давление насыщенного пара над 5 %-ным водным раствором карбамида (мочевины) СО(NН2)2.

Р е ш е н и е. Для расчета по формуле Р1 = N1Р0 нужно вычислить мольную долю растворителя N1. В 100 г раствора содержится 5 г карбамида (мольная масса 60 г / моль) и 95 г воды (мольная масса 18 г / моль). Количества вещества воды и карбамида соответственно равны:

n1 = 95 / 18 = 5,272 моль; n2 = 5 / 60 = 0,083 моль.

Находим мольную долю воды N1 = n1 / (n1 + n2) = 5,272 / (5,272 + 0,083) = 5,272 / 5,355 = 0,985.

Следовательно, Р1 = 0,985 · 3,166 = 3,119 кПа (или 23,31 мм рт. ст.).

П р и м е р 2. Рассчитать, при какой температуре должен кристаллизоваться раствор, содержащий в 250 г воды 54 г глюкозы С6Н12О6.

Р е ш е н и е. При пересчете на 1000 г Н2О содержание глюкозы в растворе равно 216 г. Поскольку мольная масса глюкозы составляет 180 г / моль, то моляльность раствора равна Сm = 216 / 180 = 1,2 моля на 1000 г Н2О.

По формуле tкрист = kCm находим tкрист = 1,86 · 1,20 = 2,23. Следовательно, раствор будет кристаллизоваться при – 2,23 °С.

П р и м е р 3. Раствор, содержащий 8 г некоторого вещества в 100 г диэтилового эфира, кипит при 36,86 °С, тогда как чистый эфир кипит при 35,6 °С. Определить молекулярную массу растворенного вещества.

Р е ш е н и е. Из условия задачи находим: tкип = 36,86 – 35,6 = 1,26.

Из уравнения tкип = ЕСm определяем моляльность раствора:

1,26 = 2,02Сm ; Сm = 1,26 / 2,02 = 0,624 моля на 1000 г эфира.

Из условия задачи следует, что в 1000 г растворителя находится 80 г растворенного вещества. Поскольку эта масса соответствует 0,624 моля, то мольную массу вещества найдем из соотношения М = 80 / 0,624 = 128,2 г / моль.

Молекулярная масса растворенного вещества равна 128,2.

Диссоциация электролита приводит к тому, что общее число частиц растворенного вещества (молекул и ионов) в растворе возрастает по сравнению с раствором неэлектролита той же молярной концентрации. Поэтому свойства, зависящие от общего числа находящихся в растворе частиц растворенного вещества (коллигативные свойства), такие, как осмотическое давление, понижение давления пара растворителя над раствором, повышение температуры кипения раствора, понижение температуры замерзания раствора по сравнению с чистым растворителем, проявляются в растворах электролитов в большей степени, чем в равных по концентрации растворах неэлектролитов. Если в результате диссоциации общее число растворенных частиц в растворе электролита возросло в i раз по сравнению с числом его молекул, то это должно быть учтено при расчете осмотического давления и других коллигативных свойств. Формула для вычисления понижения давления пара растворителя над раствором приобретает в этом случае следующий вид:

Р = Р0in2 / (n1 + n2).

Аналогично понижение температуры кристаллизации tкрист и повышение температуры кипения tкип раствора электролита находят по формулам:

tкрист = ikCm; tкип = iЕCm.

Для вычисления осмотического давления (Росм) раствора электролита используют формулу:

Pосм = iCMRT.

Изотонический коэффициент i представляет собой отношение Р, tкрист, tкип, Pосм, найденных на опыте, к тем же величинам, вычисленным без учета диссоциации электролита (Рвыч, tкрист. выч, tкип. выч, Росм. выч ):

i = Р / Рвыч = tкрист / tкрист. выч = tкип / tкип. выч = Pосм / Росм. выч.

Изотонический коэффициент i связан со степенью диссоциации электролита соотношением i = 1 + (k – 1) или = (i – 1) / (k – 1).

Здесь k – число ионов, на которые распадается при диссоциации молекула электролита. Например, для KCl k = 2, для ВаCl2 и Na2SO4 k = 3.

П р и м е р 4. Раствор, содержащий 0,85 г хлорида цинка в 125 г воды, кристаллизуется при – 0,23 °С. Определить кажущуюся степень диссоциации ZnCl2.

Р е ш е н и е. Найдем прежде всего моляльную концентрацию Сm соли в растворе. Поскольку мольная масса ZnClравна 136,4 г / моль, то Сm = 0,85 · 1000 / (136,4 · 125) = 0,050 моль / кг растворителя.

Теперь определим понижение температуры кристаллизации без учета диссоциации электролита (криоскопическая константа воды равна 1,86):

tкрист. выч = 1,86 · 0,050 = 0,093°.

Сравнивая найденное значение с экспериментально определенным понижением температуры кристаллизации, вычисляем изотонический коэффициент i:

i = tкрист / tкрист. выч = 0,23 / 0,093 = 2,47.

Теперь находим степень диссоциации соли:

= (i – 1) / (к – 1) = (2,47 – 1) / (3 – 1) = 0,735.

ЗАДАНИЯ 221. Навеска вещества массой 12,42 г растворена в воде объемом 500 мл. Давление пара полученного раствора при 20 °С равно 3732,7 Па. Давление пара воды при той же температуре 3742 Па. Найти молекулярную массу растворенного вещества.

222. Определить криоскопическую константу нафталина, если в 20 г расплавленного нафталина (tпл = 80,1 °С) растворена органическая кислота (Мr = 137,12) массой 0,1106 г; tз для этого раствора 0,278 °С.

223. Анализом установлена эмпирическая формула вещества неэлектролита – СН2О. Навеска этого вещества массой г была растворена в воде массой 100 г, и для полученного раствора определена температура замерзания tз = 0,103 °С. Определить истинную формулу вещества.

224. Раствор, содержащий фосфор и бензол, масса которых соответственно равна 0,1155 и 19,03 г, замерзает при 5,15 °С. Чистый бензол замерзает при 5,4 °С (для бензола k = 5,1). Определить, из скольких атомов состоит молекула фосфора.

225. Раствор, содержащий неэлектролит массой 55,40 г в воде объемом 2,5 л, кипит при 100,16 °С. Какова относительная молекулярная масса растворенного вещества 226. При растворении вещества массой 1 г в воде массой 50 г получается непроводящий тока раствор, замерзающий при – 0,81 °С. Найти молекулярную массу растворенного вещества.

227. Анилин C6H5NH2 массой 3,1 г растворен в 40,2 г эфира. Давление пара полученного раствора равно 81 390 Па вместо 86 380 Па для чистого эфира при той же температуре. Найти молекулярную массу эфира.

228. Какова молекулярная масса Мr растворенного вещества, если оно массой 3,52 г образует с 25,2 г воды раствор, давление пара которого при 70 °С равно 30,728 кПа При той же температуре давление водяного пара составляет 31,кПа.

229. При 25 °С давление пара воды равно 3168 Па. Найти массу глюкозы, которую надо растворить в воде массой 540 г, чтобы понизить давление пара на 800 Па 230. Каково давление пара при 100 °С раствора мочевины CO(NH2)2, в котором ее массовая доля составляет10 %.

Давление пара воды при 100 °С равно 1,013 105 Па.

231. В ацетоне (СН3)2СО массой 50 г растворен неэлектролит массой 5,25 г. Давление пара полученного раствора равно 21854 Па, а для ацетона при той же температуре – 23939 Па. Найти значение Мr растворенного вещества.

232. Осмотическое давление раствора мочевины СО(NH2)2 при 0 °С равно 6,8 105 Па. Найти ее массу в этом растворе объемом 1 л.

233. При 10 °С р(Н2О) = 1227,8 Па. Для того чтобы понизить давление пара до 1200 Па, в воде какой массы надо растворить СН3ОН массой 16 г 234. Давление пара раствора, содержащего растворенное вещество количеством 0,05 моль и воду массой 90 г, равно 5267 Па при 34 °С. Чему равно давление пара чистой воды при этой температуре 235. Чему равна молярная концентрация раствора неэлектролита, если при 17 °С его осмотическое давление составляет 1204,5 Па 236. При растворении гидроксида натрия массой 12 г в воде массой 100 г температура кипения повысилась на 2,°С. Какая степень диссоциации NaOH соответствует этим данным 237. Чему равно при 17 °С осмотическое давление раствора, содержащего CaCl2 массой 11,2 г в растворе объемом 200 мл, если изотонический коэффициент раствора равен 2,5 238. Раствор, содержащий нитрат цинка количеством вещества 0,0065 моль и воду массой 100 г, замерзает при – 0,°С. Какое значение определяют эти данные 239. Нитрат калия количеством вещества 1 моль растворен в воде объемом 1 л. Температура замерзания при этом понизилась на 3,01 °С. Какую степень диссоциации определяют эти данные 240. Определить моляльность раствора бинарного электролита, если его водный раствор замерзает при – 0,31 °С, а = 66,5 %.

241. Определить температуру кипения водного раствора глюкозы, если массовая доля С6Н12О6 равна 10 %.

242. Раствор содержащий 0,512 г неэлектролита в 100 г бензола, кристаллизируется при + 5,296 °С. Температура кристаллизации бензола 5,5 °С. Криоскопическая константа бензола 5,1°. Вычислить мольную массу растворенного вещества.

243. Найти осмотическое давление раствора неэлектролита, содержащего 1,52 · 1023 молекул его в 0,5 л раствора при 0 °С и при 30 °С.

244. Водно-спиртовой раствор, содержащий 15 % спирта (плотность раствора 0,97 г / см), кристаллизируется при – 10,26 °С. Найти молекулярную массу спирта и осмотическое давление раствора при 293 K.

245. При растворении 6,48 г серы в 80 г бензола температура кипения полученного раствора повысилась на 0,81 °С по сравнению с температурой кипения чистого бензола. Из скольких атомов состоит молекула серы в полученном растворе 246. Молекулярная масса неэлектролита равна 123,11. Какая масса неэлектролита должна содержаться в 1 л раствора, чтобы раствор при 20 °С имел осмотическое давление 4,56 · 105 Па 247. Раствор, содержащий 4,2 г KОН в 500 г воды, замерзает при – 0,519 °С. Найти изотонический коэффициент для этого раствора.

248. Раствор, содержащий 1,06 г карбоната натрия в 400 г воды, кристаллизируется при –0,13°С. Найти кажущуюся степень диссоциации соли.

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 15 |






















© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.