Pitanja za samokontrolu. Uvod u opštu hemiju Primeri rešavanja problema

Šta su rastvori i koje karakteristike hemijskih jedinjenja i mehaničkih smeša imaju?

Šta određuje termički efekat rastvaranja?

Šta je rastvorljivost i od čega zavisi?

Kako se zove koncentracija otopine? Definirajte postotak, molarni, molarni ekvivalent i molalnu koncentraciju i molnu frakciju.

Definišite Raoultov zakon.

Koje su posljedice Raoultovog zakona?

Šta su krioskopske i ebulioskopske konstante rastvarača?

Književnost.

Korovin N.V. Opća hemija.- M.: Viša. škola, 2002. Ch. 8, § 8.1.

Glinka N.L. Opšta hemija - M.: Integral-Press, 2002, Ch. 7,

1.6. Primjeri rješavanja problema

Primjer 1. Kada je 10 g kalijum nitrata (KNO 3) rastvoreno u 240 g vode, temperatura rastvora se smanjila za 3,4 stepena. Odredite toplotu rastvora soli. Specifični toplotni kapacitet (sp) rastvora je 4,18 J/g. TO.

Rješenje:

1. Pronađite masu rezultirajućeg rješenja (m):

m = 10 + 240 = 250 (g).

2. Odredimo količinu topline koju apsorbira otopina:

Q = m. sud. T

Q = 250. 4.18. (-3,4) = - 3556,4 J = - 3,56 kJ.

3. Izračunavamo količinu apsorbirane topline pri rastvaranju jednog mola KNO 3, tj. njegova toplina otapanja (molarna masa KNO 3 je 101 g/mol):

kada se otopi 10 g soli, apsorbira se 3,56 kJ

pri otapanju 101 g soli --------- x,

x = = 35,96 kJ

Odgovori: toplota rastvora KNO 3 je 35,96 kJ/mol.

Rješenje:

1. Nađite težinsku količinu sumporne kiseline sadržanu u 1 litru 17,5% rastvora:

a) pronađite masu litre (1000 ml) rastvora:

m =  . V = 1,12 . 1000 = 1120 g;

b) pronađite težinsku količinu sumporne kiseline:

100 g rastvora sadrži 17,5 g H 2 SO 4;

u 1120 g rastvora - x,

2. Odrediti titar rastvora; Da biste to učinili, potrebno je podijeliti težinsku količinu kiseline sadržanu u poznatoj zapremini otopine s volumenom otopine izraženom u mililitrima:

T = = 0,196 g/ml.

3. Odrediti molarnu koncentraciju otopine; Da biste to učinili, potrebno je težinsku količinu kiseline sadržanu u 1 litri otopine podijeliti s molarnom masom (MH 2 SO 4), 98 g/mol:

2 mol/l.

4. Odrediti molarnu koncentraciju ekvivalenta otopine; Da biste to učinili, potrebno je podijeliti težinu kiseline koja se nalazi u 1 litri otopine (196 g) s ekvivalentnom masom (EH 2 SO 4).

Ekvivalentna masa H 2 SO 4 jednaka je njegovoj molarnoj masi podijeljenoj s brojem atoma vodika:

Prema tome, C eq = = 4 mol equiv/l.

Molarni koncentracijski ekvivalent se također može izračunati pomoću formule

.

5.Izračunajte molalitet rastvora; Da biste to učinili, morate pronaći broj molova kiseline sadržanih u 1000 g otapala (vode).

Iz prethodnih proračuna (vidi tačku 3) poznato je da 1120 g (1 l) otopine sadrži 196 g ili 2 mola H2SO4, dakle vode u takvoj otopini:

1120 - 196 = 924 g.

Napravimo proporciju:

na 924 g vode ima 2 mola H 2 SO 4

na 1000 g vode - x.

Sa m = x = = 2,16 mol/1000 g vode.

odgovor: T = 0,196 g/ml; = 2 mol/l; C eq = 4 mol ekviv/l;

Sa m = 2,16 mol/1000 g vode.

Primjer 3. Koliko će mililitara 96% rastvora H 2 SO 4 ( = 1,84 g/cm 3) biti potrebno da se pripremi 1 litar njegovog rastvora sa molarnom ekvivalentnom koncentracijom od 0,5?

Rješenje.

1. Izračunavamo težinsku količinu H 2 SO 4 potrebnu za pripremu 1 litre otopine s molarnom ekvivalentnom koncentracijom od 0,5 (ekvivalent sumporne kiseline je 49 g):

1000 ml 0,5 N rastvora sadrži 49. 0,5 = 24,5 g H 2 SO 4.

2. Odredite težinsku količinu originalne (96%) otopine koja sadrži 24,5 g H 2 SO 4:

100 g rastvora sadrži 96 g H 2 SO 4,

u x g rastvora - 24,5 g H 2 SO 4.

x = = 25,52 g

3. Pronađite potrebnu zapreminu originalnog rastvora tako što ćete težinsku količinu rastvora podeliti sa njegovom gustinom ():

V = = 13,87 ml.

odgovor: za pripremu 1 litre rastvora sumporne kiseline molarne koncentracije ekvivalentne 0,5 potrebno je 13,87 ml 96% rastvora H 2 SO 4.

Primjer 4. Rastvor pripremljen od 2 kg (m) etil alkohola i 8 kg (g) vode uliven je u hladnjak automobila. Izračunajte tačku smrzavanja otopine. Krioskopska vodena konstanta Kk je 1,86.

Rješenje.

1. Nađite smanjenje temperature smrzavanja otopine koristeći koroliju iz Raoultovog zakona:

t z = K k S m = K k .

Molarna masa C 2 H 5 OH je 46 g/mol, dakle,

T z = 1,86 = 10,1 o S.

2. Pronađite temperaturu smrzavanja otopine:

T s = 0 - 10,1 = - 10,1 o C.

odgovor: rastvor se smrzava na temperaturi od -10,1 o C.

Svojstva razrijeđenih otopina koja zavise samo od količine neisparljive otopljene tvari nazivaju se koligativna svojstva. To uključuje smanjenje pritiska pare rastvarača iznad rastvora, povećanje tačke ključanja i smanjenje tačke smrzavanja rastvora, kao i osmotski pritisak.

Smanjenje tačke smrzavanja i povećanje tačke ključanja rastvora u poređenju sa čistim otapalom:

T zamjenik = = K TO. m 2 ,

T kip. = = K E. m 2 .

Gdje m 2 – molalnost rastvora, K K and K E – krioskopske i ebulioskopske konstante rastvarača, X 2 – molni udio otopljene tvari, H pl. I Hšpanski – entalpija topljenja i isparavanja rastvarača, T pl. I T kip. – tačke topljenja i ključanja rastvarača, M 1 – molarna masa rastvarača.

Osmotski tlak u razrijeđenim otopinama može se izračunati pomoću jednačine

Gdje X 2 je molarni udio otopljene tvari i molarni volumen rastvarača. U vrlo razrijeđenim otopinama ova jednačina postaje van't Hoffova jednadžba:

Gdje C– molarnost rastvora.

Jednačine koje opisuju koligativna svojstva neelektrolita također se mogu primijeniti za opisivanje svojstava otopina elektrolita uvođenjem Van't Hoffovog faktora korekcije i, Na primjer:

= iCRT ili T zamjenik = iK TO. m 2 .

Izotonični koeficijent je povezan sa stepenom disocijacije elektrolita:

i = 1 + ( – 1),

gdje je broj jona nastalih tokom disocijacije jednog molekula.

Rastvorljivost čvrste supstance u idealnom rastvoru na temperaturi T opisano Schroederova jednadžba:

,

Gdje X– molni udio otopljene tvari u otopini, T pl. – temperatura topljenja i H pl. – entalpija topljenja otopljene supstance.

PRIMJERI

Primjer 8-1. Izračunati rastvorljivost bizmuta u kadmijumu na 150 i 200 o C. Entalpija fuzije bizmuta na temperaturi topljenja (273 o C) je 10,5 kJ. mol –1 . Pretpostavimo da je formirano idealno rješenje i da entalpija fuzije ne ovisi o temperaturi.

Rješenje. Koristimo formulu .

Na 150 o C , gdje X = 0.510

Na 200 o C , gdje X = 0.700

Rastvorljivost raste s temperaturom, što je karakteristično za endotermni proces.

Primjer 8-2. Rastvor od 20 g hemoglobina u 1 litru vode ima osmotski pritisak 7,52 10 –3 atm na 25 o C. Odrediti molarnu masu hemoglobina.

65 kg. mol –1 .

ZADACI

1. Izračunajte minimalni osmotski rad koji obavljaju bubrezi za izlučivanje uree na 36,6 o C, ako je koncentracija ureje u plazmi 0,005 mol. l –1, au urinu 0,333 mol. l –1.
2. 10 g polistirena je otopljeno u 1 litru benzola. Visina kolone rastvora (gustina 0,88 g cm–3) u osmometru na 25 o C je 11,6 cm Izračunajte molarnu masu polistirena.
3. Protein humanog serumskog albumina ima molarnu masu od 69 kg. mol –1 . Izračunajte osmotski pritisak rastvora od 2 g proteina u 100 cm 3 vode na 25 o C u Pa i u mm kolone rastvora. Pretpostavimo da je gustina rastvora 1,0 g cm–3.
4. Na 30 o C, pritisak pare vodenog rastvora saharoze je 31,207 mm Hg. Art. Pritisak pare čiste vode na 30 o C je 31,824 mm Hg. Art. Gustina otopine je 0,99564 g cm–3. Koliki je osmotski pritisak ove otopine?
5. Ljudska krvna plazma se smrzava na -0,56 o C. Koliki je njen osmotski pritisak na 37 o C, mjeren pomoću membrane koja je propustljiva samo za vodu?
6. *Molarna masa enzima određena je otapanjem u vodi i mjerenjem visine stupca otopine u osmometru na 20 o C, a zatim ekstrapolacijom podataka na nultu koncentraciju. Primljeni su sljedeći podaci:

C, mg. cm –3
h, cm

7. Molarna masa lipida određena je povećanjem tačke ključanja. Lipid se može rastvoriti u metanolu ili hloroformu. Tačka ključanja metanola je 64,7 o C, toplota isparavanja je 262,8 cal. g –1 . Tačka ključanja hloroforma je 61,5 o C, toplota isparavanja je 59,0 cal. g –1 . Izračunajte ebulioskopske konstante metanola i hloroforma. Koje otapalo je najbolje koristiti za određivanje molarne mase s maksimalnom preciznošću?
8. Izračunajte tačku smrzavanja vodenog rastvora koji sadrži 50,0 g etilen glikola u 500 g vode.
9. Rastvor koji sadrži 0,217 g sumpora i 19,18 g CS 2 ključa na 319,304 K. Tačka ključanja čistog CS 2 je 319,2 K. Ebulioskopska konstanta CS 2 je 2,37 K. kg. mol –1 . Koliko atoma sumpora ima u molekulu sumpora otopljenom u CS 2?
10. 68,4 g saharoze rastvoreno u 1000 g vode. Izračunajte: a) pritisak pare, b) osmotski pritisak, c) tačku smrzavanja, d) tačku ključanja rastvora. Pritisak pare čiste vode na 20 o C je 2314,9 Pa. Krioskopske i ebulioskopske konstantne vode su 1,86 i 0,52 K. kg. mol –1 respektivno.
11. Rastvor koji sadrži 0,81 g ugljovodonika H(CH 2) nH i 190 g etil bromida smrzava se na 9,47 o C. Tačka smrzavanja etil bromida je 10,00 o C, krioskopska konstanta je 12,5 K. kg. mol –1 . Izračunajte n.
12. Kada se 1,4511 g dihloroctene kiseline rastvori u 56,87 g ugljen-tetrahlorida, tačka ključanja se povećava za 0,518 stepeni. Tačka ključanja CCl 4 76,75 o C, toplota isparavanja 46,5 kal. g –1 . Kolika je prividna molarna masa kiseline? Šta objašnjava neslaganje sa pravom molarnom masom?
13. Određena količina tvari otopljene u 100 g benzena snižava točku ledišta za 1,28 o C. Ista količina tvari otopljene u 100 g vode snižava točku smrzavanja za 1,395 o C. Supstanca ima normalnu molarnu masu u benzen, a u vodi potpuno disociran. Na koliko jona se supstanca disocira u vodenom rastvoru? Krioskopske konstante za benzol i vodu su 5,12 i 1,86 K. kg. mol –1 .
14. Izračunajte idealnu rastvorljivost antracena u benzenu na 25 o C u jedinicama molaliteta. Entalpija topljenja antracena na tački topljenja (217 o C) je 28,8 kJ. mol –1 .
15. Izračunajte rastvorljivost P-dibromobenzen u benzenu na 20 i 40 o C, pod pretpostavkom da se formira idealan rastvor. Entalpija topljenja P-dibromobenzen na tački topljenja (86,9 o C) je 13,22 kJ. mol –1 .
16. Izračunajte rastvorljivost naftalena u benzenu na 25 o C, uz pretpostavku da je formirano idealno rešenje. Entalpija topljenja naftalena pri njegovoj temperaturi topljenja (80,0 o C) je 19,29 kJ. mol –1 .
17. Izračunajte rastvorljivost antracena u toluenu na 25 o C, uz pretpostavku da se formira idealno rešenje. Entalpija topljenja antracena na tački topljenja (217 o C) je 28,8 kJ. mol –1 .
18. Izračunajte temperaturu na kojoj je čisti kadmijum u ravnoteži sa rastvorom Cd – Bi, molski udio Cd u kojem je 0,846. Entalpija topljenja kadmijuma na tački topljenja (321,1 o C) je 6,23 kJ. mol –1 .

Problem 427.
Izračunajte molske udjele alkohola i vode u 96% (težinski) otopini etil alkohola.
Rješenje:
Mol frakcija(N i) – omjer količine otopljene tvari (ili rastvarača) i sume količina svih
supstance u rastvoru. U sistemu koji se sastoji od alkohola i vode, molski udio vode (N 1) je jednak

I molski udio alkohola , gdje je n 1 količina alkohola; n 2 - količina vode.

Izračunajmo masu alkohola i vode sadržane u 1 litri rastvora, pod uslovom da su njihove gustine jednake jednom od proporcija:

a) masa alkohola:

b) masa vode:

Količinu tvari pronalazimo pomoću formule: , gdje su m(B) i M(B) masa i količina supstance.

Sada izračunajmo molske udjele tvari:

Odgovori: 0,904; 0,096.

Problem 428.
666 g KOH rastvorenog u 1 kg vode; gustina rastvora je 1,395 g/ml. Naći: a) maseni udio KOH; b) molarnost; c) molalitet; d) molne frakcije alkalija i vode.
Rješenje:
A) Maseni udio– postotak mase otopljene tvari prema ukupnoj masi otopine određuje se formulom:

Gdje

m (rastvor) = m(H 2 O) + m(KOH) = 1000 + 666 = 1666 g.

b) Molarna (volumensko-molarna) koncentracija pokazuje broj molova otopljene tvari sadržane u 1 litri otopine.

Nađimo masu KOH na 100 ml otopine koristeći formulu: m = str V, gde je p gustina rastvora, V je zapremina rastvora.

m(KOH) = 1,395 . 1000 = 1395 g.

Sada izračunajmo molarnost otopine:

Koliko grama HNO 3 ima na 1000 g vode nalazimo tako što ćemo napraviti proporciju:

d) Molni udio (Ni) – odnos količine rastvorene supstance (ili rastvarača) i zbira količina svih supstanci u rastvoru. U sistemu koji se sastoji od alkohola i vode, molski udio vode (N 1) jednak je molskom udjelu alkohola, gdje je n 1 količina alkalija; n 2 - količina vode.

100 g ovog rastvora sadrži 40 g KOH i 60 g H2O.

Odgovori: a) 40%; b) 9,95 mol/l; c) 11,88 mol/kg; d) 0,176; 0.824.

Problem 429.
Gustina 15% (po masi) rastvora H 2 SO 4 je 1,105 g/ml. Izračunajte: a) normalnost; b) molarnost; c) molalitet rastvora.
Rješenje:
Nađimo masu rješenja koristeći formulu: m = str V, gdje str- gustina rastvora, V - zapremina rastvora.

m(H 2 SO 4) = 1,105 . 1000 = 1105 g.

Masa H 2 SO 4 sadržana u 1000 ml otopine nalazi se iz omjera:

Odredimo molarnu masu ekvivalenta H 2 SO 4 iz odnosa:

ME (V) - molarna masa kiselinskog ekvivalenta, g/mol; M(B) je molarna masa kiseline; Z(B) - ekvivalentni broj; Z (kiseline) je jednako broju H+ jona u H 2 SO 4 → 2.

a) Molarna ekvivalentna koncentracija (ili normalnost) pokazuje broj ekvivalenata otopljene tvari sadržane u 1 litri otopine.

b) Molalna koncentracija

Sada izračunajmo molalitet otopine:

c) Molalna koncentracija (ili molalnost) pokazuje broj molova otopljene tvari sadržane u 1000 g rastvarača.

Pronalazimo koliko grama H 2 SO 4 sadrži 1000 g vode, što čini proporciju:

Sada izračunajmo molalitet otopine:

Odgovori: a) 3.38n; b) 1,69 mol/l; 1,80 mol/kg.

Problem 430.
Gustina 9% (težinski) rastvora saharoze C 12 H 22 O 11 je 1,035 g/ml. Izračunajte: a) koncentraciju saharoze u g/l; b) molarnost; c) molalitet rastvora.
Rješenje:
M(C 12 H 22 O 11) = 342 g/mol. Nađimo masu rastvora koristeći formulu: m = p V, gde je p gustina rastvora, V zapremina rastvora.

m(C 12 H 22 O 11) = 1,035. 1000 = 1035 g.

a) Izračunavamo masu C 12 H 22 O 11 sadržanu u otopini koristeći formulu:

Gdje
- maseni udio rastvorene supstance; m (in-va) - masa rastvorene supstance; m (rastvor) - masa rastvora.

Koncentracija tvari u g/l pokazuje broj grama (jedinica mase) sadržanih u 1 litri otopine. Dakle, koncentracija saharoze iznosi 93,15 g/l.

b) Molarna (volumensko-molarna) koncentracija (CM) pokazuje broj molova rastvorene supstance sadržane u 1 litri rastvora.

V) Molalna koncentracija(ili molalitet) pokazuje broj molova otopljene tvari sadržane u 1000 g rastvarača.

Pronalazimo koliko grama C 12 H 22 O 11 sadrži 1000 g vode, što čini proporciju:

Sada izračunajmo molalitet otopine:

Odgovori: a) 93,15 g/l; b) 0,27 mol/l; c) 0,29 mol/kg.