سوالاتی برای خودکنترلی مقدمه ای بر شیمی عمومی نمونه هایی از حل مسئله

محلول ها چیست و ترکیبات شیمیایی و مخلوط های مکانیکی چه ویژگی هایی دارند؟

چه چیزی اثر حرارتی انحلال را تعیین می کند؟

حلالیت چیست و به چه چیزی بستگی دارد؟

غلظت محلول چیست؟ درصد، غلظت مولی، معادل مولی و غلظت مولی و کسر مولی را تعریف کنید.

قانون رائول را تعریف کنید.

عواقب قانون رائول چیست؟

ثابت حلال کرایوسکوپی و بولیوسکوپی چیست؟

ادبیات.

Korovin N.V. شیمی عمومی.- م.: بالاتر. مدرسه، 2002. چ. 8، § 8.1.

گلینکا N.L. شیمی عمومی - M.: Integral-Press, 2002, Ch. 7،

1.6. نمونه هایی از حل مسئله

مثال 1. هنگامی که 10 گرم نیترات پتاسیم (KNO 3) در 240 گرم آب حل شد، دمای محلول 3.4 درجه کاهش یافت. گرمای محلول نمک را تعیین کنید. ظرفیت گرمایی ویژه (sp) محلول 18/4 J/g است. به.

راه حل:

1. جرم محلول حاصل را (m) بیابید:

m = 10 + 240 = 250 (گرم).

2. بیایید مقدار گرمای جذب شده توسط محلول را تعیین کنیم:

Q = m. دادگاه. T

Q = 250. 4.18. (-3.4) = - 3556.4 J = - 3.56 کیلوژول.

3. ما مقدار گرمای جذب شده را هنگام حل یک مول KNO 3 محاسبه می کنیم، یعنی. گرمای انحلال آن (جرم مولی KNO 3 101 گرم بر مول است):

هنگامی که 10 گرم نمک حل می شود، 3.56 کیلوژول جذب می شود

هنگام حل 101 گرم نمک --------- x

x = = 35.96 کیلوژول

پاسخ: گرمای محلول KNO 3 35.96 کیلوژول بر مول است.

راه حل:

1. مقدار وزن اسید سولفوریک موجود در 1 لیتر محلول 17.5٪ را بیابید:

الف) جرم یک لیتر (1000 میلی لیتر) محلول را پیدا کنید:

m =  . V = 1.12 . 1000 = 1120 گرم؛

ب) مقدار وزنی اسید سولفوریک را پیدا کنید:

100 گرم محلول حاوی 17.5 گرم H 2 SO 4 است.

در 1120 گرم محلول - x،

2. تیتر محلول را بیابید. برای انجام این کار، لازم است مقدار وزن اسید موجود در حجم مشخصی از محلول را بر حجم محلول بیان شده در میلی لیتر تقسیم کنید:

T = = 0.196 گرم در میلی لیتر.

3. غلظت مولی محلول را بیابید. برای انجام این کار، لازم است مقدار وزن اسید موجود در 1 لیتر محلول را بر جرم مولی (MH 2 SO 4)، 98 گرم در مول تقسیم کنید:

2 مول در لیتر.

4. غلظت مولی معادل محلول را بیابید. برای این کار باید وزن اسید موجود در 1 لیتر محلول (196 گرم) را بر جرم معادل (EH 2 SO 4) تقسیم کرد.

جرم معادل H 2 SO 4 برابر است با جرم مولی آن تقسیم بر تعداد اتم های هیدروژن:

بنابراین، C eq = = 4 mol equiv/l.

معادل غلظت مولی را نیز می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد

.

5. مولالیته محلول را محاسبه کنید. برای این کار باید تعداد مول های اسید موجود در 1000 گرم حلال (آب) را پیدا کنید.

از محاسبات قبلی (نگاه کنید به نکته 3) مشخص است که 1120 گرم (1 لیتر) محلول حاوی 196 گرم یا 2 مول H2SO4 است، بنابراین، آب در چنین محلولی:

1120 - 196 = 924 گرم.

بیایید یک تناسب ایجاد کنیم:

در هر 924 گرم آب 2 مول H 2 SO 4 وجود دارد

در هر 1000 گرم آب - x.

با m = x = = 2.16 mol/1000 گرم آب.

پاسخ: T = 0.196 گرم در میلی لیتر؛ = 2 مول در لیتر؛ C eq = 4 mol equiv/l;

با m = 2.16 mol/1000 گرم آب.

مثال 3.چند میلی لیتر از محلول 96 درصد H 2 SO 4 ( = 1.84 g/cm 3) برای تهیه 1 لیتر محلول آن با غلظت معادل مولی 0.5 مورد نیاز است؟

راه حل.

1. مقدار وزن H 2 SO 4 مورد نیاز برای تهیه 1 لیتر محلول با غلظت معادل مولی 0.5 (معادل اسید سولفوریک 49 گرم) را محاسبه می کنیم.

1000 میلی لیتر محلول 0.5 نیوتن حاوی 49 است. 0.5 = 24.5 گرم H 2 SO 4.

2. مقدار وزن محلول اصلی (96%) حاوی 24.5 گرم H 2 SO 4 را تعیین کنید:

100 گرم محلول حاوی 96 گرم H 2 SO 4،

در x گرم محلول - 24.5 گرم H 2 SO 4.

x = = 25.52 گرم

3. حجم مورد نیاز محلول اصلی را با تقسیم مقدار وزن محلول بر چگالی آن () بیابید:

V = = 13.87 میلی لیتر.

پاسخ:برای تهیه 1 لیتر محلول اسید سولفوریک با غلظت مولی معادل 0.5، 13.87 میلی لیتر از محلول 96٪ H 2 SO 4 مورد نیاز است.

مثال 4.محلول تهیه شده از 2 کیلوگرم (متر) الکل اتیلیک و 8 کیلوگرم (گرم) آب در رادیاتور ماشین ریخته شد. نقطه انجماد محلول را محاسبه کنید. ثابت آب کرایوسکوپی Kk 1.86 است.

راه حل.

1. کاهش دمای انجماد محلول را با استفاده از یک نتیجه از قانون راولت بیابید:

т з = K к С m = K к .

جرم مولی C 2 H 5 OH 46 گرم بر مول است، بنابراین،

Т z = 1.86 = 10.1 о С.

2. دمای انجماد محلول را پیدا کنید:

Ts = 0 - 10.1 = - 10.1 o C.

پاسخ:محلول در دمای -10.1 درجه سانتیگراد منجمد می شود.

خواص محلول های رقیق که فقط به مقدار املاح غیرفرار بستگی دارد نامیده می شوند خواص جمعی. از جمله کاهش فشار بخار حلال در بالای محلول، افزایش نقطه جوش و کاهش نقطه انجماد محلول و همچنین فشار اسمزی.

کاهش نقطه انجماد و افزایش نقطه جوش محلول در مقایسه با حلال خالص:

تیقائم مقام = = کبه. متر 2 ,

تیکیپ = = ک E. متر 2 .

جایی که متر 2-مولالیته محلول کک و ک E - ثابت های حلال کرایوسکوپی و بولیوسکوپی، ایکس 2- کسر مولی املاح، اچ pl. و اچاسپانیایی - آنتالپی ذوب و تبخیر حلال، تی pl. و تیکیپ - نقطه ذوب و جوش حلال، م 1- جرم مولی حلال.

فشار اسمزی در محلول های رقیق را می توان با استفاده از معادله محاسبه کرد

جایی که ایکس 2 کسر مولی املاح است و حجم مولی حلال است. در محلول های بسیار رقیق این معادله تبدیل می شود معادله وانت هاف:

جایی که سی- مولاریته محلول

معادلاتی که خواص تجمعی غیرالکترولیت ها را توصیف می کنند را می توان برای توصیف خواص محلول های الکترولیت با معرفی ضریب تصحیح Van't Hoff نیز به کار برد. من، مثلا:

= iCRTیا تیقائم مقام = iKبه. متر 2 .

ضریب ایزوتونیک مربوط به درجه تفکیک الکترولیت است:

i = 1 + (- 1)،

تعداد یونهای تشکیل شده در حین تفکیک یک مولکول کجاست.

حلالیت یک جامد در یک محلول ایده آل در دما تیشرح داده شده معادله شرودر:

,

جایی که ایکس- کسر مولی املاح در محلول، تی pl. - دمای ذوب و اچ pl. - آنتالپی ذوب املاح.

مثال ها

مثال 8-1. حلالیت بیسموت در کادمیوم را در دمای 150 و 200 درجه سانتیگراد محاسبه کنید. آنتالپی همجوشی بیسموت در دمای ذوب (273 درجه سانتیگراد) 10.5 کیلوژول است. مول – 1. فرض کنید که یک محلول ایده آل تشکیل شده است و آنتالپی همجوشی به دما بستگی ندارد.

راه حل. بیایید از فرمول استفاده کنیم .

در 150 درجه سانتیگراد ، جایی که ایکس = 0.510

در 200 درجه سانتیگراد ، جایی که ایکس = 0.700

حلالیت با دما افزایش می یابد، که مشخصه یک فرآیند گرماگیر است.

مثال 8-2. محلول 20 گرم هموگلوبین در 1 لیتر آب دارای فشار اسمزی 7.52 10-3 atm در دمای 25 درجه سانتیگراد است. جرم مولی هموگلوبین را تعیین کنید.

65 کیلوگرم مول – 1.

وظایف

1. اگر غلظت اوره در پلاسما 005/0 مول باشد، حداقل کار اسمزی را که کلیه ها برای دفع اوره در دمای 6/36 درجه سانتیگراد انجام می دهند، محاسبه کنید. l-1 و در ادرار 0.333 مول. l -1.
2. 10 گرم پلی استایرن در 1 لیتر بنزن حل می شود. ارتفاع ستون محلول (چگالی 0.88 گرم سانتی‌متر 3) در اسمومتر در دمای 25 درجه سانتی‌گراد 11.6 سانتی‌متر است. جرم مولی پلی استایرن را محاسبه کنید.
3. پروتئین آلبومین سرم انسانی دارای جرم مولی 69 کیلوگرم است. مول – 1. فشار اسمزی محلول 2 گرم پروتئین را در 100 سانتی متر مکعب آب در دمای 25 درجه سانتی گراد بر حسب Pa و بر حسب میلی متر از ستون محلول محاسبه کنید. چگالی محلول را 1.0 گرم در سانتی متر-3 فرض کنید.
4. در دمای 30 درجه سانتی گراد فشار بخار محلول آبی ساکارز 207/31 میلی متر جیوه است. هنر فشار بخار آب خالص در دمای 30 درجه سانتی گراد 31.824 میلی متر جیوه است. هنر چگالی محلول 0.99564 گرم سانتی متر-3 است. فشار اسمزی این محلول چقدر است؟
5. پلاسمای خون انسان در 0.56- درجه سانتیگراد منجمد می شود. فشار اسمزی آن در دمای 37 درجه سانتیگراد با استفاده از غشایی که فقط به آب نفوذ می کند اندازه گیری می شود چقدر است؟
6. * جرم مولی آنزیم با حل کردن آن در آب و اندازه گیری ارتفاع ستون محلول در اسمومتر در دمای 20 درجه سانتی گراد و سپس برونیابی داده ها به غلظت صفر تعیین شد. داده های زیر دریافت شد:

سی، میلی گرم سانتی متر -3
ساعت، سانتی متر

7. جرم مولی یک لیپید با افزایش نقطه جوش تعیین می شود. لیپید را می توان در متانول یا کلروفرم حل کرد. نقطه جوش متانول 64.7 درجه سانتیگراد، گرمای تبخیر 262.8 کالری است. g -1. نقطه جوش کلروفرم 61.5 درجه سانتیگراد، گرمای تبخیر 59.0 کالری است. g -1. ثابت های بولیوسکوپی متانول و کلروفرم را محاسبه کنید. کدام حلال برای تعیین جرم مولی با حداکثر دقت بهتر است؟
8. نقطه انجماد محلول آبی حاوی 50.0 گرم اتیلن گلیکول در 500 گرم آب را محاسبه کنید.
9. محلولی حاوی 0.217 گرم گوگرد و 19.18 گرم CS 2 در 319.304 K می جوشد. نقطه جوش CS 2 خالص 319.2 K است. ثابت بولیوسکوپی CS 2 2.37 K. کیلوگرم است. مول – 1. چند اتم گوگرد در یک مولکول گوگرد حل شده در CS 2 وجود دارد؟
10. 68.4 گرم ساکارز در 1000 گرم آب حل شده است. الف) فشار بخار، ب) فشار اسمزی، ج) نقطه انجماد، د) نقطه جوش محلول را محاسبه کنید. فشار بخار آب خالص در دمای 20 درجه سانتیگراد 2314.9 Pa است. آبهای ثابت کرایوسکوپیک و بولیوسکوپی 1.86 و 0.52 K. کیلوگرم هستند. مول -1 به ترتیب.
11. محلولی حاوی 0.81 گرم هیدروکربن H(CH 2) nH و 190 گرم اتیل برومید در دمای 9.47 درجه سانتیگراد منجمد می شود. نقطه انجماد اتیل بروماید 10.00 درجه سانتیگراد است، ثابت کرایوسکوپی 12.5 K. کیلوگرم است. مول – 1. n را محاسبه کنید.
12. هنگامی که 1.4511 گرم دی کلرواستیک اسید در 56.87 گرم تتراکلرید کربن حل می شود، نقطه جوش 0.518 درجه افزایش می یابد. نقطه جوش CCl 4 76.75 o C، گرمای تبخیر 46.5 کالری. g -1. جرم مولی ظاهری اسید چقدر است؟ چه چیزی این اختلاف را با جرم مولی واقعی توضیح می دهد؟
13. مقدار معینی از یک ماده حل شده در 100 گرم بنزن، نقطه انجماد آن را 1.28 درجه سانتیگراد کاهش می دهد. همان مقدار ماده حل شده در 100 گرم آب، نقطه انجماد آن را 1.395 درجه سانتیگراد کاهش می دهد. این ماده دارای جرم مولی طبیعی است. بنزن، و در آب به طور کامل تجزیه می شود. یک ماده در یک محلول آبی به چند یون تجزیه می شود؟ ثابت های کرایوسکوپی برای بنزن و آب 5.12 و 1.86 K. کیلوگرم است. مول – 1.
14. حلالیت ایده آل آنتراسن در بنزن را در دمای 25 درجه سانتیگراد بر حسب واحد مولالیته محاسبه کنید. آنتالپی ذوب آنتراسن در نقطه ذوب (217 درجه سانتیگراد) 28.8 کیلوژول است. مول – 1.
15. حلالیت را محاسبه کنید پ-دیبروموبنزن در بنزن در دمای 20 و 40 درجه سانتیگراد با فرض تشکیل محلول ایده آل. آنتالپی ذوب پ- دیبروموبنزن در نقطه ذوب (86.9 درجه سانتیگراد) 13.22 کیلوژول است. مول – 1.
16. حلالیت نفتالین در بنزن را در دمای 25 درجه سانتیگراد با فرض تشکیل محلول ایده آل محاسبه کنید. آنتالپی ذوب نفتالین در دمای ذوب آن (80.0 درجه سانتیگراد) 19.29 کیلوژول است. مول – 1.
17. حلالیت آنتراسن در تولوئن را در دمای 25 درجه سانتیگراد با فرض تشکیل محلول ایده آل محاسبه کنید. آنتالپی ذوب آنتراسن در نقطه ذوب (217 درجه سانتیگراد) 28.8 کیلوژول است. مول – 1.
18. دمایی را که در آن کادمیوم خالص با محلول Cd – Bi در تعادل است، محاسبه کنید، کسر مولی کادمیوم که در آن 0.846 است. آنتالپی ذوب کادمیوم در نقطه ذوب (321.1 درجه سانتیگراد) 6.23 کیلوژول است. مول – 1.

مسئله 427.
کسر مولی الکل و آب را در محلول 96 درصد (وزنی) الکل اتیلیک محاسبه کنید.
راه حل:
کسر مول(N i) - نسبت مقدار ماده (یا حلال) محلول به مجموع مقادیر همه
مواد در محلول در سیستمی متشکل از الکل و آب، کسر مولی آب (N 1) برابر است با

و کسر مول الکل ، که در آن n 1 مقدار الکل است. n 2 - مقدار آب.

بیایید جرم الکل و آب موجود در 1 لیتر محلول را محاسبه کنیم، مشروط بر اینکه چگالی آنها برابر با یکی از نسبت ها باشد:

الف) توده الکل:

ب) جرم آب:

مقدار مواد را با استفاده از فرمول بدست می آوریم: که m(B) و M(B) جرم و مقدار ماده هستند.

حال بیایید کسر مولی مواد را محاسبه کنیم:

پاسخ: 0,904; 0,096.

مسئله 428.
666 گرم KOH حل شده در 1 کیلوگرم آب؛ چگالی محلول 1.395 گرم در میلی لیتر است. پیدا کنید: الف) کسر جرمی KOH. ب) مولاریته؛ ج) موالیته؛ د) کسرهای مول قلیایی و آب.
راه حل:
آ) کسر جرمی- درصد جرم ماده محلول به جرم کل محلول با فرمول تعیین می شود:

جایی که

m (محلول) = m(H 2 O) + m (KOH) = 1000 + 666 = 1666 گرم.

ب) غلظت مولی (حجمی-مولاری) تعداد مول های املاح موجود در 1 لیتر محلول را نشان می دهد.

بیایید جرم KOH در 100 میلی لیتر محلول را با استفاده از فرمول: m = پیدا کنیم پ V که p چگالی محلول است، V حجم محلول است.

m(KOH) = 1.395 . 1000 = 1395 گرم.

حال بیایید مولاریته محلول را محاسبه کنیم:

با ایجاد نسبت می یابیم که در هر 1000 گرم آب چند گرم HNO 3 وجود دارد:

د) کسر مول (Ni) - نسبت مقدار ماده (یا حلال) محلول به مجموع مقادیر همه مواد در محلول. در سیستمی متشکل از الکل و آب، کسر مولی آب (N 1) برابر با کسر مولی الکل است که n 1 مقدار قلیایی است. n 2 - مقدار آب.

100 گرم از این محلول حاوی 40 گرم KOH و 60 گرم H2O است.

پاسخ: الف) 40%؛ ب) 9.95 مول در لیتر؛ ج) 11.88 مول بر کیلوگرم؛ د) 0.176; 0.824.

مسئله 429.
چگالی محلول 15% (بر حسب جرم) H 2 SO 4 1.105 گرم در میلی لیتر است. محاسبه: الف) نرمال بودن؛ ب) مولاریته؛ ج) مولالیته محلول.
راه حل:
بیایید جرم محلول را با استفاده از فرمول پیدا کنیم: m = پ V، کجا پ- چگالی محلول، V - حجم محلول.

m(H2SO4) = 1.105 . 1000 = 1105 گرم.

جرم H 2 SO 4 موجود در 1000 میلی لیتر محلول از نسبت:

اجازه دهید جرم مولی معادل H 2 SO 4 را از رابطه تعیین کنیم:

ME (V) - جرم مولی معادل اسید، گرم در مول؛ M(B) جرم مولی اسید است. Z(B) - عدد معادل؛ Z (اسیدها) برابر است با تعداد یونهای H+ در H 2 SO 4 → 2.

الف) غلظت معادل مولی (یا نرمال بودن) تعداد معادل های یک املاح موجود در 1 لیتر محلول را نشان می دهد.

ب) غلظت مولال

حال بیایید مولالیته محلول را محاسبه کنیم:

ج) غلظت مولال (یا مولالیته) تعداد مول های املاح موجود در 1000 گرم حلال را نشان می دهد.

ما متوجه می شویم که چند گرم H 2 SO 4 در 1000 گرم آب وجود دارد و این نسبت را تشکیل می دهد:

حال بیایید مولالیته محلول را محاسبه کنیم:

پاسخ: الف) 3.38n; ب) 1.69 مول در لیتر؛ 1.80 مول بر کیلوگرم

مسئله 430.
چگالی محلول ساکارز 9% (وزنی) C 12 H 22 O 11 1.035 گرم در میلی لیتر است. محاسبه: الف) غلظت ساکارز در گرم در لیتر. ب) مولاریته؛ ج) مولالیته محلول.
راه حل:
M(C 12 H 22 O 11) = 342 گرم بر مول. بیایید جرم محلول را با استفاده از فرمول پیدا کنیم: m = p V، که p چگالی محلول است، V حجم محلول است.

m(C 12 H 22 O 11) = 1.035. 1000 = 1035 گرم.

الف) جرم C 12 H 22 O 11 موجود در محلول را با استفاده از فرمول محاسبه می کنیم:

جایی که
- کسر جرمی ماده محلول؛ m (in-va) - جرم ماده محلول؛ متر (محلول) - جرم محلول.

غلظت یک ماده بر حسب گرم در لیتر تعداد گرم (واحد جرم) موجود در 1 لیتر محلول را نشان می دهد. بنابراین غلظت ساکارز 93.15 گرم در لیتر است.

ب) غلظت مولی (حجمی-مولاری) (CM) تعداد مول های یک ماده محلول موجود در 1 لیتر محلول را نشان می دهد.

V) غلظت مولال(یا مولالیته) تعداد مول های املاح موجود در 1000 گرم حلال را نشان می دهد.

ما متوجه می‌شویم که چند گرم C 12 H 22 O 11 در 1000 گرم آب وجود دارد و این نسبت را تشکیل می‌دهد:

حال بیایید مولالیته محلول را محاسبه کنیم:

پاسخ: الف) 93.15 گرم در لیتر؛ ب) 0.27 مول در لیتر؛ ج) 0.29 مول بر کیلوگرم.