Свойства растворов электролитов и неэлектролитов (стр. 4 )

Решение: Пусть хг  воды и уг кристаллической соды необходимо взять: (хг и уг). В этом растворе Na2CO3Ч10H2O будет:

Na2CO3  и H2O.

Тогда общее количество H2O (х+0,63·у) г.

По условию из раствора должно выделиться 14,3 г кристаллической соды:

В 286 г Na2CO3Ч10H2O - 106 г Na2CO3  – 180 г Н2О

В 14,3 г Na2CO3Ч10H2O  -  5,3 г Na2CO3 –  9  г Н2О

После охлаждения в растворе останется

(0,37·у - 5,3) г Na2CO3 и (х + 0,63·у - 9) г H2O.

Этот раствор будет насыщенным при 0°С и должен удовлетворять условию: (х + 0,63·у - 9) г H2O растворяют (0,37·у - 5,3) г Na2CO3;

  (100 – 6,75) г  H2O растворяют 6,75г Na2CO3.

6,75·х – 30,25·у = - 433,475.  (1)

При 32 °С в растворе будет:

(х + 0,63·у) г Н2О – 0,37·у г Na2CO3

(100-30,8) г Н2О  – 30,8 г  Na2CO3

х = 0,2·у  (2)

Решаем систему двух уравнений:

 

 

   

 

Пример 12. Какие количества воды и глауберовой соли (ГС) необходимо взять для приготовления 500 г раствора с 0,01 мольной долей сульфата натрия?

Решение: Пусть mх - масса воды, г;

  mу - масса ГС, г.

Мr Na2SO4Ч10H2O = 332 г/моль; Мr Na2SO4= 142 г/моль.

В mу г ГС содержится 0,44· mу г или 0,0031·mу моль Na2SO4

Тогда для 0,01мольной доли раствора Na2SO4:

на 0,01 моль Na2SO4 приходится 0,99 моль Н2О

на (0,01·142) г Na2SO4 приходится (0,99·18) г Н2О

mр-ра = (0,01·142) + (0,99·18) = 19,24 г.

Составляем пропорцию:

в  19,24 г раствора содержится 0,01 моль Na2SO4

в  500 г раствора содержится  а  моль Na2SO4

а = 0,26 моль Na2SO4 – количество молей Na2SO4 в конечном растворе Na2SO4.

Тогда (mх +mу) г раствора – 0,0031· mу моль Na2SO4

  500 г раствора –  0,26  моль Na2SO4

Составляем систему уравнений:

 

   

 

Пример 13.  Сколько килограммов воды надо прибавить к 5 кг 20%-ного раствора, чтобы получить 12%-ный раствор?

Решение: Приняв концентрацию воды равной нулю и используя для решения "правило креста", получим

 

3 Вывести формулу для расчета при решении задач типа: «В каком объемном соотношении необходимо смешать А - и В - нормальные растворы некоторого вещества для получения С-нормального раствора?» Будет ли эта формула справедливой, если нормальную концентрацию в ней заменить молярной?

Решение: Пусть растворы смешаны в соотношении

Если при смешивании не происходит изменения объема =>

Vобщий= (Vх+Vу) мл.

В Vх мл А - нормального раствора – эквивалентов.

В Vу мл В - нормального раствора – эквивалентов растворенного вещества.

Всего в конечном растворе   эквивалентов растворенного вещества.

Т. к. конечный раствор должен быть С-нормальным, то

(Vx+Vy) мл конечного раствора содержат  экв.;

1000 мл конечного раствора содержат  С экв.

если В > А  или если А > В. 

Формула будет справедливой, если нормальные концентрации заменить молярными.

Пример 14. Какой объем 0,6 н раствора нужно прибавить к 750 мл 0,2н раствора, чтобы получить 0,3н раствор?

Решение: 1. По правилу смешения:

4.9 Расчеты по уравнениям реакций. Закон эквивалентов

Пример 15. На нейтрализацию 200 мл раствора щелочи израсходовано 300 мл 0,3 н раствора кислоты. Определите нормальную концентрацию раствора щелочи. Дополните условие задачи так, чтобы можно было определить: а) молярность; б) процентную концентрацию. Произведите расчет.

Решение: Зная, что объемы нормальных объемов веществ, вступивших в реакцию, обратно пропорциональны нормальным концентрациям веществ в растворах, запишем V1:V2=Cн2:Сн1 или V1:Сн1=V2:Сн2,

откуда 200·у = 300·0,3.  (3)

Это соотношение легко вывести. Известно, что всегда количества моль-эквивалентов двух веществ, вступающих в реакцию, равны. Определим количество моль-эквивалентов кислоты, вступившей в реакцию.

1000 мл раствора содержат 0,3 моль-экв. кислоты

300 мл раствора содержат х  моль-экв. кислоты

кислоты.

Находим количество моль-эквивалентов щелочи.

1000 мл раствора содержат у моль-экв. щелочи

  200 мл раствора содержат z  моль-экв. щелочи

щелочи.

Эти количества моль-эквивалентов кислоты и щелочи равны или

что аналогично соотношению (3).

Отсюда можно определить нормальную концентрацию раствора щелочи

Чтобы определить молярную концентрацию, следует ввести в условие задачи основность щелочи (z), т. е. количество гидроксильных групп, входящих в ее молекулу. Если их количество равно 1, то молярная концентрация будет соответствовать нормальной; если 2, молярность будет в 2 раза ниже нормальности раствора: СнА= z·СмА

Чтобы определить процентную концентрацию, следует ввести значение плотности раствора и указать, какая щелочь взята.

Предположим, взят раствор едкого калия и плотность раствора равна 1,1. Производим расчет.

Масса 1 л раствора равна 1100 г (1,1·1000), масса грамм - молекулы КОН 56 г. Составим пропорцию:

в 1100 г раствора содержится (56·0,45) г КОН;

в 100 г  раствора содержится х1 г КОН;

или 22,9 %.

Пример 16. Определить нормальность раствора КОН, если на  нейтрализацию 35 мл 0,3 н Н3РО4 израсходовано 20 мл  раствора  КОН.

Решение: "Золотое правило":

5 ДИФФУЗИЯ И ОСМОС

В разбавленных растворах неэлектролитов молекулы растворенного вещества практически не взаимодействуют друг с другом из-за большого расстояния между ними. Поведение этих молекул в растворе аналогично поведению молекул идеального газа. Если, например, налить в стакан концентрированный раствор сахара, а сверху слой чистой воды, то через некоторое время концентрация молекул сахара  станет одинаковой во всем объеме раствора. Такое взаимное проникновение молекул называется диффузией.

Иная картина наблюдается, если вода и раствор сахара разделены пористой полупроницаемой перегородкой (мембраной - целлофан, животный пузырь и т. д.), через которую свободно проходят молекулы воды, но не могут проникать молекулы сахара. Если в сосуд из полупроницаемой мембраны, переходящей сверху в узкую трубку (рисунок 2), налить раствор сахара  и погрузить в чистую воду, то выравнивание концентраций будет происходить только за счет молекул воды, которые в большем количестве диффундируют в раствор, чем обратно.

1-сосуд с полупроницаемыми стенками;

2-сосуд с водой;

3-трубка

Рисунок 2- Схема прибора для измерения осмотического давления раствора

(осмометр)

В результате уровень жидкости в трубке повышается, концентрация раствора уменьшается. Такая односторонняя диффузия через полупроницаемую мембрану называется осмосом. В сосуде с раствором создается давление, под действием которого жидкость поднимается в трубке до тех пор, пока не наступит равновесие (осмос прекращается). Давление столба жидкости в трубке, которое необходимо и достаточно для прекращения осмоса, называется осмотическим давлением. На основании измерения осмотического давления при различных концентрациях и температурах было установлено, что осмотическое давление раствора пропорционально концентрации растворенного вещества и абсолютной температуре раствора.

Сходство в поведении разбавленных растворов неэлектролитов с идеальными газами голландский химик Вант-Гофф выразил в виде закона: