1.)В 490 г воды растворили 10 г хлорида натрия. Для образовавшегося раствора найти: а) массовую долю растворенного вещества; б) молярную концентрацию; в) моляльную концентрацию; г) нормальную концентрацию; д) температуру кипения; е) температуру замерзания; е) осмотическое давление. 2.)Найдите массу соли, образующейся в результате сливания 0,5 дм3 раствора с массовой долей гидроксида натрия 20% (плотность раствора 1,22 г/см3) и 0,5 кг раствора с массовой долей сульфатной кислоты 19,6%.
1.) Для начала, давайте посчитаем массовую долю растворенного вещества.
Массовая доля растворенного вещества (МД) определяется как отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора. Формула для рассчета МД следующая:
МД = (масса растворенного вещества / масса раствора) * 100%
В нашем случае масса растворенного вещества (хлорида натрия) равна 10 г, масса раствора (воды) равна 490 г.
МД = (10 г / 490 г) * 100% = 2.04%
Таким образом, массовая доля растворенного вещества равна 2.04%.
Теперь перейдем к расчету молярной концентрации.
Молярная концентрация (С) определяется как количество вещества, содержащегося в единице объема раствора (на единицу объема может быть искажающее влияние температура или давление), и измеряется в молях на литр (моль/л). Формула для расчета молярной концентрации следующая:
С = (количество вещества / объем раствора)
Для расчета молярной концентрации нам необходимо знать количество вещества, а для этого нам нужно узнать количество вещества хлорида натрия. Для этого воспользуемся формулой нормальности раствора:
N = (моль хлорида натрия / V(литры)),
где N - нормальность раствора и она равна количеству эквивалентов вещества, содержащихся в 1 литре раствора.
Для рассчета массы вещества, нам понадобится молярная масса хлорида натрия (NaCl), которая равна 58.44 г/моль.
Теперь мы можем найти количество вещества хлорида натрия:
n = масса хлорида натрия / молярная масса хлорида натрия
n = 10 г / 58.44 г/моль ≈ 0.171 моль
Теперь мы можем рассчитать объем раствора.
N = n / V
V = n / N
Дано, что нормальность раствора составляет 1 (1 экв/л). Используя это значение, мы можем рассчитать объем раствора:
V = 0.171 моль / 1 экв/л = 0.171 литра
Таким образом, объем раствора составляет 0.171 литра.
Теперь можем рассчитать молярную концентрацию:
С = количество вещества / объем раствора
С = 0.171 моль / 0.171 л = 1 моль/литр
Таким образом, молярная концентрация раствора хлорида натрия равна 1 моль/литр.
Перейдем к расчету моляльной концентрации.
Моляльная концентрация (m) определяется как количество вещества, содержащегося в 1 кг растворителя (обычно в воде), и измеряется в молях на килограмм (моль/кг).
Формула для расчета моляльной концентрации следующая:
m = количество вещества / масса растворителя (в кг)
m = 0.171 моль / 0.49 кг = 0.349 моль/кг
Таким образом, моляльная концентрация раствора хлорида натрия равна 0.349 моль/кг.
Теперь перейдем к расчету нормальной концентрации.
Нормальная концентрация (N) также определяется как количество вещества, содержащегося в единице объема раствора, но относительно объема раствора, с которым имеется дело. В данном случае мы будем рассчитывать нормальность раствора хлорида натрия.
Для рассчета нормальной концентрации нам необходимо знать количество вещества хлорида натрия.
Рассчитанное ранее количество вещества хлорида натрия (n) равно 0.171 моль.
Формула для расчета нормальности раствора следующая:
N = количество вещества / объем раствора (в литрах)
N = 0.171 моль / 0.49 л = 0.35 экв/л
Таким образом, нормальная концентрация раствора хлорида натрия равна 0.35 экв/л.
Перейдем к расчету температуры кипения.
Температура кипения (Тк) раствора зависит от его концентрации и вычисляется с помощью закона Рауля.
Формула для расчета температуры кипения следующая:
Тк = Тк^0 + Kb * m
где Тк^0 - температура кипения чистого растворителя (воды), Kb - мольная теплота парообразования растворителя, m - мольная концентрация раствора.
Значение мольной теплоты парообразования воды (Kb) составляет 0.512 °C * кг/моль.
m - мольная концентрация раствора, равная 1 моль/л в данном случае.
Тк^0 - температура кипения чистой воды равна 100°C (при атмосферном давлении).
Теперь мы можем рассчитать температуру кипения раствора хлорида натрия:
Тк = 100°C + (0.512 °C * кг/моль * 1 моль/л) = 100.512°C
Таким образом, температура кипения раствора хлорида натрия равна 100.512°C.
Перейдем к расчету температуры замерзания.
Температура замерзания (Тз) раствора также зависит от его концентрации и также может быть вычислена с помощью закона Рауля.
Формула для расчета температуры замерзания следующая:
Тз = Тз^0 - Kf * m
где Тз^0 - температура замерзания чистого растворителя (воды), Kf - мольная криоскопическая постоянная растворителя, m - мольная концентрация раствора.
Значение мольной криоскопической постоянной воды (Kf) составляет 1.86°C * кг/моль.
m - мольная концентрация раствора, равная 1 моль/л в данном случае.
Тз^0 - температура замерзания чистой воды равна 0°C.
Теперь мы можем рассчитать температуру замерзания раствора хлорида натрия:
Тз = 0°C - (1.86 °C * кг/моль * 1 моль/л) = -1.86°C
Таким образом, температура замерзания раствора хлорида натрия равна -1.86°C.
Осталось только рассчитать осмотическое давление.
Осмотическое давление (Π) связано с количеством растворенных веществ в растворе и является проявлением количества частиц в растворе. Законом Вант-Гоффа установлено, что осмотическое давление пропорционально молярной концентрации (С) раствора.
Формула для расчета осмотического давления следующая:
Π = R * T * С
где R - универсальная газовая постоянная, T - температура в Кельвинах, С - молярная концентрация раствора.
Значение универсальной газовой постоянной (R) составляет 0.0821 л * атм / (моль * К).
Теперь мы можем рассчитать осмотическое давление раствора хлорида натрия:
Π = (0.0821 л * атм / (моль * К)) * (100.512°C + 273.15К) * 1 моль/л ≈ 26.79 атм
Таким образом, осмотическое давление раствора хлорида натрия составляет примерно 26.79 атм.
2.) Теперь перейдем ко второму вопросу.
Найдем массу соли, образующейся в результате сливания двух растворов.
Для этого сначала рассчитаем массу гидроксида натрия (NaOH), которая содержится в 0.5 дм3 раствора с массовой долей 20%.
Массовая доля (МД) определяется также, как и в предыдущем случае:
МД = (масса вещества / масса раствора) * 100%
Поэтому, для рассчета массы гидроксида натрия, нам необходимо знать массу раствора.
Масса раствора можно рассчитать, зная его плотность:
масса раствора = объем раствора * плотность раствора
Так как дан объем раствора в дециметрах кубических (дм3), мы используем значение 1 дм3 = 1 литр = 1000 мл.
масса раствора = 0.5 дм3 * 1.22 г/см3 * (1000 мл / 1 дм3) = 610 г
Теперь можем рассчитать массу гидроксида натрия:
МД = (масса гидроксида натрия / 610 г) * 100% = 20%
масса гидроксида натрия = (20% * 610 г) / 100% = 122 г
Таким образом, масса гидроксида натрия, содержащегося в 0.5 дм3 раствора, равна 122 г.
Теперь рассчитаем массу сульфатной кислоты (H2SO4), которая содержится в 0.5 кг раствора с массовой долей 19.6%.
Для этого используем ту же формулу:
масса раствора = объем раствора * плотность раствора
Массу 0.5 кг переведем в граммы:
масса раствора = 0.5 кг * 1000 г/кг = 500 г
Теперь можем рассчитать массу сульфатной кислоты:
МД = (масса сульфатной кислоты / 500 г) * 100% = 19.6%
масса сульфатной кислоты = (19.6% * 500 г) / 100% = 98 г
Таким образом, масса сульфатной кислоты, содержащейся в 0.5 кг раствора, равна 98 г.
В результате сливания этих двух растворов образуется новый раствор, в котором содержатся гидроксид натрия и сульфатная кислота. Масса этого раствора будет равна сумме масс гидроксида натрия и сульфатной кислоты:
масса раствора = масса гидроксида натрия + масса сульфатной кислоты
масса раствора = 122 г + 98 г = 220 г
Таким образом, масса раствора, образующегося при слиянии двух растворов, будет равна 220 г.
Надеюсь, что данное пошаговое решение поможет вам разобраться с заданием. Если будут дополнительные вопросы, не стесняйтесь задавать их!