Примеры решения типовых задач.

Задача 1.

Вычислить массовую долю сахара в растворе, состоящем из 20 г сахара, 200 г воды.

Дано:

Решение:

Массовая доля сахара рассчитывается по формуле:

Задача 2.

Какая масса CuSO4 требуется для приготовления 500 мл раствора, молярная концентрация которого 0,1 моль/л?

Дано:

Решение:

Молярная концентрация растворенного вещества рассчитывается по формуле:

.

Тогда:

Задача 3.

К 300 г воды при температуре 200С добавили 210 г нитрата калия. Определить массу выпавшего осадка. До какой температуры надо нагреть раствор, чтоб осадок растворился?

Решение:

Используя приложение 5, по кривой 1 находим растворимость нитрата калия при 200С в 100 г воды:

Масса нитрата калия, которая может раствориться в 300 г воды, равна: .

Масса осадка равна: .

При нагревании раствора с осадком до некоторой температуры осадок растворится. В 300 г воды растворится 210 г нитрата калия. В 100 г воды растворится: .

По графику находим 430С.

Задача 4.

Растворимость кислорода в речной воде 8 мг/л. Соленость воды составляет 200 мг/л. Как изменится содержание кислорода в воде: 1) при повышении температуры наружного воздуха; 2) при уменьшении атмосферного давления; 3) при увеличении солености воды до 50 мг/л?

Решение:

1.Растворение газов в воде является экзотермическим процессом, поэтому с повышением температуры растворимость кислорода понижается (приложение 6).

2. По закону Генри при постоянной температуре растворимость газов в воде прямо пропорциональна давлению над жидкостью. Следовательно, при уменьшении атмосферного давления растворимость кислорода в речной воде уменьшается.

3. Если в воде растворены какие-либо вещества (особенно электролиты), растворимость газов уменьшается по сравнению с растворимостью в чистой воде. Следовательно, при увеличении солености воды растворимость кислорода в ней уменьшается.

Задача 5.

Какую массу сахарозы (C12H22O11) надо растворить в 500 г воды, чтобы температура кипения полученного раствора составляла 105,20С? Определить температуру замерзания полученного раствора.

Дано:

Решение:

Находим повышение температуры кипения раствора:

Закон Рауля для растворов неэлектролитов имеет вид:

Тогда:

.

Моляльную концентрацию растворенного вещества рассчитывают по формуле:

.

Тогда:

.

По закону Рауля понижение температуры замерзания раствора равно:

.

Находим температуру замерзания раствора:

.

Задача 6.

Растворы KCl и Ca(NO3)2 имеют одинаковую концентрацию 1 моль/кг. Какой из этих растворов будет иметь более низкую температуру замерзания?

Решение:

По закону Рауля понижение температуры замерзания растворов электролитов рассчитывается по формуле:

Для раствора KCl :

Для раствора Ca(NO3)2 :

.

˂ ,

следовательно, раствор Ca(NO3)2 имеет более низкую температуру замерзания.

Задача 7.

Морскую воду среднеокеанского состава имитирует раствор хлорида натрия, массовая доля которого 3,5%. Вычислить осмотическое давление морской воды при стандартных условиях. Плотность раствора хлорида натрия принять равной 1 г/мл.

Дано:

(температура при стандартных условиях)

Решение:

Вычислим молярную концентрацию раствора хлорида натрия, массовая доля которого 3,5%.

Пусть . Массовая доля хлорида натрия рассчитывается по формуле:

.

Тогда:

.

Объем раствора равен:

Молярная концентрация раствора:

.

Осмотическое давление раствора сильного электролита ( ) рассчитывается по формуле:

.

Задача 8.

Пленка влаги в промышленной атмосфере имеет . Определить концентрацию ионов и . Написать уравнения реакций, объясняющих кислый характер пленки влаги, учитывая, что в промышленной атмосфере содержатся газы CO2, H2S, SO2.

Решение:

По формуле (6) находим :

.

Из ионного произведения воды находим :

.

Кислый характер пленки влаги объясняется тем, что газы CO2, H2S, SO2 образуют с водой слабые кислоты, например:

CO2 + H2O ↔ H2CO3.

Слабая кислота подвергается частичной диссоциации:

H2CO3 ↔ H+ + HCO3-.

Вопросы для самоподготовки.

1. Дайте определения: раствор, истинный раствор, насыщенный раствор, коэффициент растворимости.

2. Чем раствор отличается от механической смеси?

3. Чем отличаются истинные растворы от дисперсных систем?

4. Приведите примеры истинного и коллоидного раствора, в котором: а) растворитель и растворенное вещество - жидкости, б) растворитель – жидкость, растворенное вещество – твердое.

5. Какие факторы и как влияют на растворимость в воде твердых веществ, газов?

6. В какой воде (пресной или морской) растворимость кислорода выше? Ответ обоснуйте.

7. В 200 мл раствора содержится 2 г NaOH. Вычислить молярную концентрацию раствора.

8. Какая масса NaOH содержится в 300 г раствора, массовая доля которого 5%?

9. Пользуясь приложением 3 определить, какой из растворов является насыщенным:

1) 50г KNO3 в 200г воды при 300С;

2) 120г NH4Cl в 200г воды при 700С

3) 110г KNO3 в 200г воды при 600С.

10. В 200г воды при температуре 900С поместили 50г хлорида натрия. Пользуясь приложением 3 определить, до какой температуры надо охладить раствор, чтоб начал выпадать осадок?

11. Какие вещества называются электролитами? В чем их отличие от неэлектролитов? Что служит количественной характеристикой силы электролитов?

 

12. Растворы каких из перечисленных веществ являются сильными электролитами, неэлектролитами: Mg(OH)2, H2SO4, Fe(OH)3, NaOH, H2S, C2H5OH, HMnO4, MgCl2, Al(OH)3, H2CO3, HI, C6H12O6, NaCl, Na2SO4. Составьте уравнения электролитической диссоциации сильных электролитов.

13. Чему равна степень диссоциации электролита, если из 80 молекул диссоциирует 30?

14. Сколько молей ионов образуется при полной диссоциации 1 моля фосфата натрия? Написать уравнение реакции диссоциации.

15. Какие из перечисленных веществ имеют одинаковые значения изотонического коэффициента: NaCl, Ba(NO3)2, CuSO4, Na2SO4, AlCl3?

16. Некоторые глубинные слои Черного моря, содержащие H2S, характеризуются значениями pH = 3 - 6. Определить интервал изменения концентраций ионов H+ и OH-при этом. Какой характер среды имеет морская вода в присутствие сероводорода – щелочной или кислый?

17. Концентрация OH- в грунтовых водах составляет 10-6 моль/л. Рассчитать значение pH грунтовых вод. Какая это среда – нейтральная или щелочная?

18. Какие из приведенных солей дают при растворении в воде щелочную среду, какие – кислую: NaCl, Al2(SO4)3, Cu(NO3)2, Na3PO4, FeCl3, CaCl2?

19. Каким способом можно усилить гидролиз Na3PO4: а) повысить или понизить температуру раствора, б) увеличить или уменьшить концентрацию раствора?

20. Можно ли с помощью фенолфталеина отличить водные растворы силиката натрия и сульфата натрия, хлорида цинка и нитрата цинка?

21. Зимой во время гололеда обледенелую дорогу посыпают хлоридом натрия, при этом лед тает. Объясните происходящий процесс.

22. Вычислить криоскопическую постоянную воды, если водный раствор этанола, моляльная концентрация которого 0,3 моль/кг замерзает при -0,5580С.

23. От чего зависит понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения растворов: от природы растворенных частиц или от их количества?

24. Какое из двух веществ, образующих 0,1-моляльный раствор, сильнее повышает температуру кипения раствора: KCl или MgCl2?

 

 

Приложения