Виды общения

144. Вычислите нормальную и моляльную  концентрации 20,8%-ного раствора HNO₃, плотность, которого 1,12 г/см³. Сколько граммов кислоты содержится в 4 л этого раствора? Ответ: 3,70 н.; 4,17 м; 931,8 г.

145. Вычислите молярную, нормальную  и моляльную концентрации 16%-ного  раствора хлорида алюминия, плотность  которого 1,149 г/см³.

Ответ: 1,38 М; 4,14 н; 1,43 м.

146. Сколько и какого вещества  останется в избытке, если к  75 см³ 0,3 н. раствора H₂SO₄ прибавить 125 см³ 0,2 н. раствора КОН? Ответ: 0,14 г КОН.

147. Для осаждения в виде  AgCl всего серебра, содержащегося в 100 см³ раствора AgNO₃, потребовалось 50 см³ 0,2 н раствора НСl. Чему равна нормальность раствора AgNO₃? Сколько граммов АgCl выпало в осадок? Ответ: 0,1 н; 1,433 г.

148. Какой объем 20,01 %-ного раствора  НСl (плотность 1,100 г/см³) требуется для приготовления 1 л 10,17%-ного раствора (плотность 1,050 г/см³)? Ответ: 485,38 см³.

149. Смешали 10 см³ 10%-ного раствора HNO₃ (плотность 1,056 г/см³) и 100 см³ 30%-ного раствора HNO₃ (плотность 1,184 г/см³). Вычислите процентную концентрацию полученного раствора. Ответ: 28,38%.

150. Какой объем 50%-ного раствора КОН (плотность 1,538 г/см³) требуется для приготовления 3 л 6%-ного раствора (плотность 1,048 г/см³)? Ответ: 245,5см³.

151. Какой объем 10%-ного раствора  карбоната натрия (плотность 1,105 г/см³) требуется для приготовления 5 л 2%-ного раствора (плотность 1,02 г/см³)? Ответ: 923,1 см³.

162. На нейтрализацию 31 см³ 0,16 н. раствора щелочи требуется 217 см³ раствора H₂SO₃. Чему равны нормальность и титр раствора H₂SO₄?

Ответ: 0,023 н.; 1,127×10^–3 г/см³.

153. Какой объем 0,3 н. раствора  кислоты требуется для нейтрализации раствора, содержащего 0,32 г NaOH в 40 см³? Ответ: 26,6 см³.

154. На нейтрализацию I л раствора, содержащего 1,4 г КОН, требуется 50 см³ раствора кислоты. Вычислите нормальность раствора кислоты.

Ответ: 0.53 н.

155. Сколько граммов HNO₃ содержалось в растворе, если на нейтрализацию его потребовалось 35 см³ 0,4 н. раствора NaOH? Чему равен титр раствора NaOH? Ответ: 0,882 г, 0,016 г/см³.

156. Сколько граммов NaNO₃ нужно растворить в 400 г воды, чтобы приготовить 20%-ный раствор? Ответ: 100 г.

157. Смешали 300 г 20%-ного раствора  и 500 г. 40%-ного раствора NaCl. Чему равна процентная концентрация полученного раствора? Ответ: 32,5%.

158. Смешали 247 г 62%-ного и 145 г 18%-ного раствора серной кислоты. Какова процентная концентрация раствора после смешения?

Ответ: 45,72%.

159. Из 700 г 60%-ной серной кислоты  выпариванием удалили 200 г воды. Чему равна концентрация оставшегося раствора? Ответ: 84%.

160. Из 10 кг 20%-ного раствора при  охлаждении выделилось 400 г соли. Чему равна процентная концентрация охлажденного раствора? Ответ 16,7%.

Свойства  растворов

 

Пример 1.

Вычислите температуры кристаллизации и кипения 5 %-ного раствора сахара C₁₂H₂₂O₁₁.

Решение.

При растворении в растворителе нелетучего вещества давление пара растворителя над раствором уменьшается, что вызывает повышение температуры кипения раствора и понижение температуры его замерзания по сравнению с чистым растворителем. При этом, согласно закону Рауля, повышение температуры кипения (Dt_кип.) и понижение температуры замерзания (Dt_зам.) раствора пропорционально молярной концентрации раствора:

 

Dt_кип = E ´ C_m,       (1)

Dt_зам = К ´ С_m.      (2)

 

Здесь C_m - молярная концентрация раствора (число молей растворенного вещества в 1000 г растворителя); E - эбуллиоскопическая константа растворителя, град; К - криоскопическая константа растворителя, град.

Так как молярная концентрация C_m = m ´ 1000 / M ´ m₁,

где m - масса растворенного вещества, г; M - молекулярная масса растворенного вещества, г; m₁ - масса растворителя, г, то формулы (1) и (2)  можно записать следующим образом:

 

Dt_кип = E ´ (m ´ 1000/M ´ m₁),     (3)

Dt_зам = К ´ (m ´ 1000/M ´ m₁).     (4)

 

Эти формулы позволяют определить температуры замерзания и кипения  растворов по их концентрации, а  также находить молекулярную массу  растворенного вещества по понижению температуры замерзания и повышению температуры кипения раствора.

Для воды криоскопическая  константа (К) и эбуллиоскопическая константа (Е) соответственно равны 1,86 и 0,52 град. Молекулярная масса сахара 342 г. Рассчитаем понижение температуры кристаллизации 5 %-ного раствора сахара:

 

Dt_зам = 1,86 ´ 5 ´ 1000 / 342 ´ 95 = 0,29 °С.

 

Вода кристаллизуется при 0 °С, следовательно, температура кристал-лизации раствора будет 0 - 0,29 = - 0,29 °С.

Из формулы (3) рассчитываем повышение температуры кипения этого раствора:

 

Dt_кип = 0,52 ´ 5 ´ 1000 / 342 ´ 95 = 0,06 °С.

 

Вода кипит при 100 °С. Следовательно, температура кипения этого раствора будет 100 + 0,06 = 100,06 °С.

 

Пример 2.

Рассчитайте, при какой  температуре будет кристаллизоваться раствор, содержащий в 200 г бензола, 12 г нафталина?

Решение.

Криоскопическая константа  бензола равна 5,10 град. Молекулярная масса нафталина C₁₀H₈ = 128 г. Из формулы (4) понижение температуры замерзания этого раствора

 

Dt_зам = 5,10 ´ 12 ´ 1000 / 128 ´ 200 = 2,38 °С.

 

Бензол кристаллизуется при 5,53 °С. Таким образом, температура крис-таллизации раствора равна: 5,5 - 2,38 = 2,15 °С.

 

Пример 3.

В каком количестве воды следует  растворить 20 г глюкозы, чтобы получить раствор с температурой кипения 100,2 °С?

Решение.

Температура кипения воды 100 °С. Повышение температуры кипения раст-вора Dt_кип = 100,2 - 100 = 0,2 °С. Молекулярная масса глюкозы C₆H₁₂O₆ - 180 г.

Из формулы (3) находим  количество воды, в котором нужно  растворить 20 г глюкозы, чтобы получить раствор с температурой кипения 100,2 °С:

 

Dt_кип = E ´ (m ´ 1000 / M ´ m₁)

m₁ = E ´ m ´ 1000 / Dt_кип ´ M =

= 0,52 ´ 20 ´ 1000 / 0,2 ´ 180 = 289 г.

 

 

Пример 4.

При растворении 6,9 г глицерина  в 500 г воды температура замерзания понизилась на 0,279 °С. Определите молекулярную массу глицерина.

Решение.

Для расчета молекулярной массы глицерина преобразуем  формулу (4 ) и подставим известные величины:

 

Dt_зам = К ´ (m ´ 1000 / M ´ m₁)

M = К ´ m ´ 1000 / Dt_зам ´ m₁ =

= 1,86 ´ 6,9 ´ 1000 / 0,279 ´ 500 = 92 г.

 

Здесь 1,86 - криоскопическая константа воды.

 

Пример 5.

Раствор, приготовленный из 1 кг этилового  спирта (C₂H₅OH) и 9 кг воды, залили в радиатор автомобиля. Вычислите температуру замерзания раствора.

Решение.

Молекулярная масса этилового спирта равна 44 г, криоскопическая константа - 1,85 град. По формуле (4) находим понижение температуры замерзания раствора:

 

Dt_зам = К ´ (m ´ 1000 / M ´ m₁) = 1,86 ´ 1000 ´ 1000 / 44 ´ 9000 = 4,7 °С.

 

Вода кристаллизируется при 0 °С, следовательно, температура кристаллизации раствора этилового спирта будет 0 - 4,7 = - 4,7 °С.

Задания

 

161. Раствор, содержащий 0,512 г неэлектролита в 100 г бензола,  кристаллизуется при 5,296°С. Температура кристаллизации бензола 5,5°С. Криоскопическая константа 5,1 град. Вычислите мольную массу растворенного вещества. Ответ: 128 г/моль.

162. Вычислите процентную  концентрацию водного раствора  сахара С₁₂Н₂₂О₁₁, зная температуру кристаллизации раствора (–0,93°С). Криоскопическая константа воды 1,86 град. Ответ: 14,6%.

163. Вычислите температуру  кристаллизации раствора мочевины (NH₂)₂CO, содержащего 5 г мочевины в 150 г воды. Криоскопическая константа воды 1,86 град.

164. Раствор, содержащий 3,04 г камфоры C₁₀H₁₆O в 100 г бензола, кипит при 80,714°С. Температура кипения бензола 80,2°С. Вычислите эбуллиоскопическую константу бензола.

165. Вычислите процентную концентрацию  водного раствора глицерина С₃Н₅(ОН)₃, зная, что этот раствор кипит при 100,39°С. Эбуллиоскопическая константа воды 0,52 град. Ответ: 6,45%.

166. Вычислите мольную массу неэлектролита,  зная, что раствор, содержащий 2,25 г этого вещества в 250 г воды, кристаллизуется при –0,279°С. Криоскопическая константа воды 1,86 град. Ответ: 60 г/моль.

167. Вычислите температуру кипения  5%-ного раствора нафталина С₁₀Н₈ в бензоле. Температура кипения бензола 80,2°С. Эбуллиоскопическая константа его 2,57 град. Ответ: 81,25°С.

168. Раствор, содержащий 25,65 г некоторого  неэлектролита в 300 г воды, кристаллизуется при –0,465°С. Вычислите мольную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86 град. Ответ: 342 г/моль.

169. Вычислите криоскопическую константу  уксусной кислоты, зная, что раствор,  содержащий 3,56 г антрацена С₁₄H₁₀ в 100 г уксусной кислоты, кристаллизуется при 15,718°С. Температура кристаллизации уксусной кислоты 16,65°С.

170. Равные массовые количества  камфоры С₁₀Н₁₆О и нафталина С₁₀Н₈ растворены в одинаковых количествах бензола. Какой из растворов кипит при более высокой температуре?

171. Температура кристаллизации  раствора, содержащего 66,3 г некоторого неэлектролита в 500 г воды, равна –0,558⁰С. Вычислите мольную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86 град. Ответ: 442 г/моль.

172. Сколько граммов анилина  C₆H₅NH₂ следует растворить в 50 г этилового эфира чтобы температура кипения раствора была выше температуры кипения этилового эфира на 0.53⁰ .Эбуллиоскопическая константа этилового эфира

2,12 град. Ответ: 1,16 г.

173. Вычислите температуру кристаллизации 2%-ного раствора этилового спирта C₂H₅OH, зная, что криоскопическая константа воды 1,86 град.

 Ответ: -0,82°С.

174. Сколько граммов мочевины  (NH₂)₂CO следует растворить в 75 г воды, чтобы температура кристаллизации понизилась на 0,465⁰C? Криоскопическая константа воды 1,86 град. Ответ: 1,12 г,

175. Вычислите процентную концентрацию водного раствора глюкозы С₆Н₁₂О₆, зная, что этот раствор кипит при 100,26⁰С. Эбуллиоскопическая константа воды 0,52 град. Ответ: 8,25%.

176. Сколько граммов фенола  С₆Н₅ОН следует растворить в 125 г бензола, чтобы температура кристаллизации раствора была ниже температуры кристаллизации бензола на 1,7⁰? Криоскопическая константа бензола 5,1 град.

 Ответ: 3,91 г.

177. Сколько граммов мочевины (NH₂)₂CO следует растворить в 250 г воды, чтобы температура кипения повысилась на 0,26°? Эбуллиоскопическая константа воды 0,52 град. Ответ: 7,5 г.

178. При растворении 2,3 г  некоторого неэлектролита в 125 г воды температура кристаллизации понижается на 0,372⁰. Вычислите мольную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86 град.

Ответ: 92 г/моль.

179. Вычислите температуру кипения  15%-ного водного раствора пропилового спирта C₃H₇OН, зная, что эбуллиоскопическая константа воды 0,52 град. Ответ: 101,52⁰С.

180. Вычислите процентную  концентрацию водного раствора  метанола CH₃OH, температура кристаллизации  которого –2,79°С. Криоскопическая константа воды 1,86 град. Ответ: 4,58%.

Ионно-молекулярные (ионные) реакции обмена

 

Пример 1.

Составьте молекулярные и  ионные уравнения реакций, протекающих  между веществами:

 

1. AgNO₃ + FeCl₃ ®

2. Na₂S + HCl ®

3. HCN + KOH ®

4. Zn(OH)₂ + NaOH ®

 

Решение.

Реакции в растворах электролитов протекают между ионами, их записывают с помощью ионных уравнений. Большинство этих реакций относят к типу обменных, и сущность их сводится к соединению ионов в молекулы новых веществ. Обязательным условием протекания реакций обмена между электролитами в растворах является образование:

малорастворимых веществ,

слабых электролитов,

газообразных веществ,

комплексных ионов.

При составлении ионного  уравнения все перечисленные выше вещества пишутся в виде молекул, а сильные электролиты - в виде ионов, независимо от того, в левой или правой частях уравнения они находятся.

Распишем реакции, приведенные  в условии задачи в молекулярном и ионном виде.

Молекулярное уравнение:

 

1. 3AgNO₃ + FeCl₃ = 3AgCl¯ + Fe(NO₃)₃.

 

Полное ионное уравнение:

 

3Ag⁺ + 3NO₃^- + Fe³⁺ + 3Cl^- = 3AgCl¯ + 3Fe³⁺ + 3NO₃^-.

 

Если из правой и левой частей уравнения исключить одинаковые ионы, то получим краткое ионное уравнение, выражающее суть данной реакции.

Краткое ионное уравнение:

 

3Ag⁺ + 3Cl^- = 3AgCl¯.

 

Подобным образом расписываем  остальные реакции.

 

2. Na₂S + 2HCl =2NaCl + H₂S­.

2Na⁺ + S^2– + 2H⁺ + 2Cl^– =2Na⁺ + 2Cl^– + H₂S­.

2H⁺ + S^2– = H₂S­.

 

3. HCN + KOH = KCN + H₂O.

HCN + K⁺ + OH^- = K⁺ + CN^- + H₂O.

HCN + OH^- = CN^- + H₂O.

 

4. Zn(OH)₂¯ + 2NaOH = Na₂[Zn(OH)₄].

Zn(OH)₂¯ + 2Na⁺ + 2OH^- = 2Na⁺ + [Zn(OH)₄]^2-.

Zn(OH)₂¯ + 2OH^- = [Zn(OH)₄]^2-.

 

Пример 2.

К растворам NaCl, HNO₃, CuSO₄, KNO₃ прибавили раствор гидроксида натрия. В каком случае произошла реакция? Напишите молекулярные и ионные уравнения этих реакций.

Решение.

Чтобы определить, произошла или  нет реакция, распишем молекулярные и ионные уравнения:

 

1. NaCl + NaOH = NaOH + NaCl,

Na⁺ + Cl^- + Na⁺ + OH^- = Na⁺ + OH^- + Na⁺ + Cl^-.

 

В левой и правой частях уравнения одни и те же ионы, нет никакого изменения, реакция не идет.