Свойства растворов электролитов и неэлектролитов (стр. 9 )

В 100 г раствора с массовой долей глюкозы, равной 36 %, содержится 36 г глюкозы и 64 г воды:

n(C6H12O6) =36/180=0,20 моль;

n (H2O)= 64/18= 3,56 моль;

n (C6H12O6) + nH2O= 0,20 + 3,56 =3,76 моль;

N (C6H12O6)= 0,20/3,76= 0,053;

N (H2O)= 3,56/3,76= 0,947.

Сумма молярных долей всех компонентов раствора равна 1.

Пример 4. Вычислите молярную концентрацию эквивалента, молярную концентрацию и моляльность раствора, в котором массовая доля CuSO4 равна 10 %. Плотность раствора 1107 кг/м3.

Решение: Определим молярную массу и молярную массу эквивалента CuSO4:

M (CuSO4)= 159,61 г/моль; M(ЭCuSO4)=

В 100 г раствора с щCuSO4=10 % содержится 10,0 г CuSO4 и 90 г H2O.

Следовательно, моляльность раствора CuSO4  равна

Сm(CuSO4/H2O)=10/(159,61∙0,09)=0,696 моль/кг.

Молярная концентрация и молярная концентрация эквивалента относятся к  1л  раствора:

  mр-ра= сV= 1107·10-3=1,107 кг.

В этой массе раствора содержится 1,107·0,1=0,1107 кг CuSO4, что составляет 110,7/159,61=0,693 моль, или 0,693·2=1,386 экв.

Молярная концентрация и молярная концентрация эквивалента данного раствора соответственно  равны 0,693 и 1,386 моль/л.

1 Плотность раствора серной кислоты, в 1 л которого содержится 577 г Н2SO4,равна 1,335 г/мл. Вычислить процентную концентрацию раствора, а также его нормальность, молярность, моляльность и мольные доли Н2SО4 и Н2O. Ответ:  43,22%;  11,76н.;  5,88М;  7,76 моль/кг; 0,123;  0,877.

2 Определите нормальность, моляльность, процентную концентрацию и титр 0,8М  Fe2(SO4)3, если плотность раствора равна 1 г/мл. Ответ: 4,8н.; 1,18 моль/кг;  32%;  0,3199 г/мл.

3 Вычислить процентную концентрацию и моляльность 8н. HNO3, плотность которой равна 1,246 г/мл. Каковы мольные доли HNO3 и Н2О в этом растворе? Ответ:  40,5%;10,8 моль/кг;  0,162;  0,838.

4 Вычислите грамм-эквивалент двухосновной кислоты,  37%-ный раствор которой 12,5н. и имеет плотность 1,664 г/мл. Какая это кислота? Чему равны молярная, моляльная концентрации и титр раствора этой кислоты? Ответ:  49,2 г;  6,25М;  5,94 моль/кг;  0,6156 г/мл.

5 B 1кг воды растворено 666 г КОН, плотность раствора равна 1,395 г/мл. Найти: массовую долю; молярность; моляльность раствора; мольные доли щелочи и воды. Ответ:  40%;  9,95 моль/л;  11,9 моль/кг;  0,176 и 0,824;

6 Плотность 15%-ного (по массе) раствора H2SO4 равна 1,105 г/мл. Вычислить: нормальность, молярность, моляльность раствора. Ответ:  3,38н.;  1,69 моль/л;  1,80 моль/кг.

7 Плотность 9%-ного (по массе)  раствора сахарозы C12H22O11 равна 1,035 г/мл. Вычислить концентрацию сахарозы в г/л; молярность; моляльность раствора. Ответ: 93,2 г/л;  0,27 моль/л;  0,29 моль/кг.

8 Найти массу воды, необходимую для приготовления 1,5 моляльного раствора хлорида натрия, если имеется 10 г  NaCl.  Ответ:  144г.

9 Титр раствора серной кислоты 0,0245 г/мл. Определить молярную концентрацию раствора. Ответ: 0,25М.

10 Имеется 0,25н. раствор гидроксида натрия. Определить его титр. Ответ:  0,01 г/мл.

11 Рассчитать титр 0,15н. раствора: а) азотной кислоты; б) фосфорной кислоты; в) соляной кислоты. Ответ: а)  0,0095 г/мл; б) 0,0049 г/мл;  в) 0, 0055 г/мл.

12 Вычислите молярность, нормальность и моляльность раствора 20%-ной Н2SO4 плотностью 1,14 г/см3. 

Ответ:  2,3 моль /л;  4,6н.; 2,55 моль/кг.

13  Вычислить молярность и нормальность раствора КI, титр которого равен 0,0017 г/мл. Ответ:  0,01М; 0,01н.

14 До какого объема нужно довести раствор при растворении 8,1 г FеС13, чтобы получить 0,1н. раствор? Каков титр раствора? Ответ:  1,5 л;  0,0054 г/мл.

15 Чему равна моляльность раствора, приготовленного  растворением  9 г глюкозы С6Н12О6  в 500 мл воды? Ответ:  0,1 моль /кг.

16 Сколько граммов сахарозы C12H22O11  необходимо взять для пригововления 200 г раствора, моляльность которого равна 0,05 моль/кг? Ответ:  3,36 г.

17  Вычислите моляльность и массовую долю раствора (плотность 1,107 г/мл), содержащего 50 г СuSO4 в 450 мл воды. 

Ответ:  0,694 моль/кг;  10%.

18 Опишите, как приготовить 1 л 1%-ного, одномолярного и однoнормального раствора серной кислоты.

19  Чему равен титр растворов: а) 0,1н. НС1; б) 1н. КОН; в) 0,5н. HNO3? Выразить титры в г/мл и в мг/мл.

20  Вычислите титр растворов: а) 0,1н. Н2SO4; б) 0,02н. Н3РO4; в) 0,02н. NаОН; г) 0,004н. Са(ОН)2. Выразите титры в г/мл и в мг/мл.

21 Титр раствора серной кислоты равен 0,0049 г/мл. Какова нормальность раствора?

22  Титр раствора NаОН равен 2 мг/мл. Какова нормальность раствора?

23  На нейтрализацию 20 мл 1н. раствора гидроксида натрия пошло  20 мл раствора серной кислоты. Чему равны нормальность и титр раствора кислоты?

24 На нейтрализацию 40 мл 0,1н. раствора азотной кислоты пошло  4 мл раствора гидроксида натрия. Чему равны нормальность и титр раствора щелочи?

25 На нейтрализацию 60 мл 0,25н. Н2SO4 пошло 180 мл раствора КОН. Чему равны нормальность и титр раствора КОН? 

Ответ:  0,083л.;  4,66 мг/мл.

26 Вычислить нормальность, моляльность, мольную долю и титр  50%-ного раствора гидроксида натрия.

27 Вычислите титры (в мг/мл) растворов а) 30%-ного КОН;  б) 10%-ного НС1; в) 4%-ного NаОН. Определите нормальность этих растворов.

28 Вычислите моляльность и мольную долю растворов, приведенных в задаче  №27.

29 Смешали 2 л 10%-ного и 4 л 24%-ного раствора азотной кислоты. Чему равна процентная концентрация, моляльность и мольная доля полученного раствора?

30 Из 10 кг 20%- ного раствора NаС1 при охлаждении выделилось  400 г соли. Чему равна процентная концентрация, моляльность и мольные доли NаС1 и Н2О охлажденного раствора?

10.5. Свойства растворов неэлектролитов, зависящие от концентрации частиц

10.5.1. Осмотическое давление разбавленных растворов неэлектролитов.

Закон Вант-Гоффа

Пример 1. Вычисление осмотического давления растворов.

Вычислите  осмотическое  давление  раствора,  содержащего в 1,4 л 63 г глюкозы С6Н12О6 при 0°С.

Решение:  Осмотическое давление раствора определяют согласно закону Вант-Гоффа:

рocм = nRT/V,

где  п — количество  растворенного  вещества,  моль;

  V – объем раствора, м3;

  R — молярная  газовая  постоянная, равная 8,3144 Дж/(моль-К).

В 1,4 л раствора содержится 63 г глюкозы, молярная масса которой равна  180 г/моль. Следовательно, в 1,4л раствора содержится 

n= 63/180=0,35моль глюкозы.

Осмотическое давление этого раствора глюкозы:

Пример 2. Определение молекулярной массы неэлектролита по осмотическому давлению раствора.

Рассчитайте молекулярную массу неэлектролита, если в 5л раствора содержится 2,5 г неэлектролита. Осмотическое давление этого раствора равно 0,23∙105 Па при 20°С.

Решение: Заменив п выражением m/M, где т — масса растворенного  вещества,  а  М — его  молярная  масса,  получим

рocм = mRT/(MV).

Отсюда молярная масса растворенного вещества равна

Следовательно, молекулярная масса неэлектролита равна 52,96.

Росм кПа:                                        R=8,31 Дж/моль∙К;

Росм мм Hg ст.:                                R=62,32 л∙мм. рт. ст./град.∙моль;

Росм. атм.:                                        R=0,082 л∙атм../град.∙моль;

Вычислите осмотическое давление раствора, содержащего 90,08 г глюкозы С6H12O6 в 4 л раствора при 270С. Ответ:  3,12∙105 Па. Найдите осмотическое давление при 00С для раствора, содержащего в 1 л 18,4 г глицерина С3Н8О3.  Ответ:  4,54∙105 Па. Рассчитайте осмотическое давление раствора неэлектролита, содержащего 1,52∙1023 молекул в 0,5л раствора при 0 и при 300С.

Ответ:  11,35∙105 Па;  12,60∙105 Па.

  В 1 л раствора при 25°С содержится 6,84 г сахара C12H22O11 и 1/38 г этилового спирта С2Н5ОН. Каково осмотическое давление раствора? Ответ:12,39∙104Па. При 0°С осмотическое давление раствора сахара C12H22O11и равно 3,55∙105 Па. Сколько граммов сахара содержится в 1 л раствора? Ответ:53,53г. Осмотическое давление раствора, содержащего в 1л 3,2г неэлектролита, равно 2,42∙105 Па при 200С. Вычислите молекулярную массу неэлектролита. Ответ:  32,2. В 0,5л раствора содержится 2г неэлектролита, и раствор при 00С имеет осмотическое давление, равное 0,51∙105 Па. Какова молекулярная масса неэлектролита? Ответ: 178. Найдите формулу вещества (маннита), содержащего 39,56% углерода, 7,69% водорода и 52,75% кислорода, если осмотическое давление раствора, содержащего в 1л 72 г маннита, равно 9,00∙105 Па при 00С. Ответ:  С6H14O6. Раствор анилина С6H5NH2 имеет такое же осмотическое давление, что и раствор, содержащий 3,2 г СН3ОН в 1 л воды при 180С. Сколько граммов анилина содержится в 1 л раствора?  Ответ: 9,30 г. При какой температуре осмотическое давление раствора, содержащего в 1 л 45 г глюкозы С6Н12О6, достигнет 607,8 кПа? Ответ: 19,50С. Вычислить осмотическое давление 25%-ного раствора сахара С12H22O11 при 150С (плотность 1,105 г/мл). Ответ:  1935кПа. Сколько граммов глюкозы С6H12О6 содержится в 200 мл раствора, осмотическое давление которого при 370C составляет 810,4 кПа? Ответ: 11,3г. Осмотическое давление раствора, в 250 мл которого содержится 0,66 мочевины, равно 111,1 кПа при 330С. Вычислите молекулярную массу мочевины. Ответ: 60,3. Сколько молекул растворенного вещества содержится в 1 мл раствора, осмотическое давление которого при 54 °С составляет 6065 Па? Ответ:  1,34∙ 1018. 1 мм3 раствора содержит 1015 молекул растворенного вещества. Вычислить осмотическое давление раствора при 00С. В каком объеме раствора содержится 1 моль растворенного вещества? Ответ: 3772 Па; 602 л. Из 342 г сахара С12Н22O11 и воды приготовлено 22,4 л раствора. Чему равно осмотическое давление при 00С? Вычислите осмотическое давление 5%-ного раствора ацетона (СН3)2СO в воде при 00С. Плотность раствора 0,90 г/мл. Ответ:  19 атм. Вычислить осмотическое давление раствора при 170С, если 1 л его содержит 18,4 г глицерина С3Н8O3. Ответ: 4, 76 атм. Опытным путем найдено, что осмотическое давление раствора, содержащего 5 г гемоглобина (белковое вещество крови) на 100 мл раствора, при 270С равно 13,65 мм рт. ст. Вычислить молекулярную массу гемоглобина. Ответ:  ~68500. В 7 л раствора содержится 24,4 г неэлектролита. Осмотическое давление раствора при 00С равно 1,3 атм. Вычислить молекулярную массу неэлектролита. Ответ: 60. Раствор сахара С12H12О11 при 00С имеет осмотическое давление, равное 144 мм рт. ст. Сколько граммов сахара содержится в 1 л такого раствора? Ответ: 2,3 г. Осмотическое давление раствора глюкозы С6Н12O6 при 00С равно 4,48 атм. Какова молярность такого раствора? Сколько граммов глюкозы содержит 1 л этого раствора?  Ответ: 0,2 моль/л; 36г. 40 мл раствора, содержащего 0,2 г растворенного вещества, при 27,30С обнаруживают осмотическое давление, равное 1,2 атм. Вычислить молекулярную массу растворенного вещества. Ответ:  102,75. Выразить в мм рт. ст. осмотическое давление раствора при 00С, содержащего 6,02∙1017 молекул растворенного вещества в 1 мл раствора. Ответ: 680 мм рт. ст. Выразить в мм рт. ст. осмотическое давление раствора при 100С, содержащего 0,736 г глицерина С3Н803 в 400 мл раствора. Ответ: 553 мм рт. ст. Вычислить молярную концентрацию раствора, осмотическое давление которого при 00С равно 1,12 атм. Ответ:  0,05 моль/л. При 00С осмотическое давление раствора, содержащего 0,550 г гидрохинона в 500 мл раствора, равно 170,2 мм рт. ст. Вычислить молекулярную массу растворенного вещества. Ответ:  110. При 00С осмотическое давление раствора, содержащего 3,04 г дифениламина в 600 мл раствора, равно 510,7 мм рт. ст. Вычислить молярную массу дифениламина. Ответ:  169. Сколько воды надо прибавить к 5 л раствора сахара С12Н22O11, чтобы понизить его осмотическое давление с 10,13∙105 до 1,013∙105 Па? Ответ: 45 л. Во сколько раз повысится осмотическое давление раствора концентрации 0,1 моль/л при нагревании от 7 до 470С? Ответ:  в 1,14 раза. 

10.5.2. Давление насыщенного пара растворов. Тонометрический закон Рауля.