9.2. Вопросы для самоконтроля
Дайте определение дисперсным системам.
Что такое дисперсионная среда, дисперсная фаза, степень дисперсности?
Перечислите основные типы дисперсных систем.
Дайте определение истинным растворам, коллоидным растворам, эмульсиям и суспензиям. Чем они отличаются между собой?
Что такое компонент раствора? Из каких компонентов состоят растворы? В каких агрегатных состояниях могут находиться компоненты раствора?
В чем заключается суть физической и химической теории растворов?
Дайте определение процессов гидратации и сольватации при растворении.
Что такое молярная теплота растворения? Из чего складывается тепловой эффект процесса растворения?
От каких факторов и как зависит растворимость газов, жидкостей и твердых тел?
10 Дайте определение качественных характеристик растворов: разбавленные, концентрированные, насыщенные, ненасыщенные и пересыщенные растворы. Что выражает величина, называемая концентрацией раствора?
Дайте определение молярности, моляльности, нормальности, титра, мольной доли и процентной концентрации.
Как перевести концентрацию раствора, заданную в одной из единиц измерения концентрации, в любую другую? Какая дополнительная информация при этом необходима?
Дайте определение понятий диффузия, осмос и осмотическое давление.
Сформулируйте осмотический закон Вант-Гоффа и дайте его математическое выражение.
Как влияет концентрация раствора на давление насыщенного пара растворителя? Сформулируйте тонометрический закон Рауля.
Сформулируйте криоскопический и эбулиоскопический законы Рауля и дайте их математические выражения.
В чем заключается физический смысл криоскопической и эбулиоскопической констант?
9.3 Требования к знаниям и умениям
Изучив тему "Растворы", студент должен знать теоретический материал в полном объеме и уметь правильно отвечать на приведенные выше вопросы для самоконтроля, а также уметь решать задачи по всем разделам.
10 Задачи и упражнения
10.1 Растворимость. Энергетика процесса растворения
Растворимость (коэффициент растворимости) выражают массой вещества (г), которое можно растворить в 100 г растворителя при данной температуре.
Пример 1. Вычислите растворимость BaCl2 в воде при 0 ºС, если при этой температуре в 13,1 г раствора содержится 3,1 г BaCl2 .
Решение: Масса раствора BaCl2 13,1 г. Следовательно, в 10г растворителя при 0 ºС содержится 3,1 г BaCl2 . Растворимость BaCl2 при 0 ºС равна 100∙3,1/10= 31 г/100 г Н2О.
Пример 2. Растворимость AlCl3 при 0 ºС равна 44,9 г, а при 80 ºС - 48,6. Какова масса соли, выпадающей в осадок, если 540,0 г раствора хлорида алюминия охладить от 80 до 0 ºС?
Решение: Масса раствора AlCl3 равна: а) при 80 ºС 100+48,6=148,6;
б) при 0 ºС 100+44,9=144,9.
При охлаждении 148,6 г раствора хлорида алюминия в осадок выпадет
148,6-144,9=3,7 г AlCl3.
Составим пропорцию:
при охлаждении 148,6 г – 3,7 г
540 г – х г.
Если охладить 540 г раствора AlCl3, то в осадок выпадет
AlCl3
.
Пример 3. Сколько хлороводорода растворится в 100 л воды при 40 ºС и давлении 98 625 Па, если растворимость HCl при этой температуре (и давлении 1,0133∙105 Па) составляет 386 м3 на 1 м3 воды?
Решение: Определим объем HCl, содержащегося в 100 л воды при 40 ºС и давлении 1,0133∙105 Па:
1000 л H2O- 386 м3
100 л H2O- x м3
Массу HCl вычисляем по уравнению Менделеева-Клапейрона;
М(HCl)= 36,46 г/моль. Тогда
.
1 Определите растворимость КС1 при 25 °С, если в насыщенном при этой температуре растворе на 25 г воды приходится 8,75 г соли. Ответ: 35 г на 100 г Н2O.
2 При охлаждении насыщенного при 100 °С раствора NaNO3 до 20°С выделилось 120 г соли. В каких массовых отношениях находились соль и вода в исходном растворе, если растворимость соли при указанных температурах равна 176 и 88 г на 100 г Н2O? Ответ: 240 г соли и 136 г Н20.
3 В насыщенном при 90 °С растворе К2Сг207 массовая доля соли составляет 45,2%. Какова растворимость К2Сг207 при этой температуре? Ответ: 82,48 г на 100 г Н2О.
4 Какая масса КNO3 выделится из раствора массой 1,344 кг, насыщенного при 80 °С и охлажденного до 10 °С, если растворимость соли при этих температурах соответственно равна 169 и 21,2 г? Ответ: 610 г.
5 Насыщенный при 75 °С NaNО3 раствор охладили до 10 °С. Определить выход перекристаллизованной соли, если ее растворимость при указанных температурах соответственно равна 142 и 80г. Ответ: 43,6%.
6 Растворимость KNO3 при 0 и 75 °С соответственно равна 13 и 150 г. Какой выход чистой соли можно получить перекристаллизацией 1 кг загрязненного нитрата в указанном интервале температур? Ответ: 913 г.
7 Вычислите растворимость Ва(NO3)2 в воде при 20 °С , если в 545 г раствора нитрата бария при этой температуре содержится 45 г соли. Ответ: 8,25 г.
8 Растворимость СаС12 в воде при 100 °С равна 159 г. Сколько хлорида кальция при этой температуре содержится в 1,35 кг раствора? Ответ: 828,8 г.
9 Вычислите процентную концентрацию раствора К2S04 и растворимость К2SО4, если при 0°С 50 г раствора содержат 3,44 г сульфата калия. Ответ: 6,88%; 7,4 г.
10 Определите процентную концентрацию раствора и растворимость СоС12, если 500 г его раствора при 20 °С содержит 173 г соли. Ответ: 34,6%; 52,7 г.
11 Растворимость СuSO4 при 20 °С равна 20,2 г, а при 100 °С – 77 г. Сколько сульфата меди выпадет в осадок, если 825 г раствора охладить от 100 до -20 °С? Ответ: 264,7 г.
12 При 40 °С предельная растворимость КClO3 равна 14 г. Вычислить процентное содержание КСlO3 в растворе, насыщенном при этой температуре. Ответ: 12,28%.
13 При 0 °С предельная растворимость AgNO3 составляет 22 г. Вычислить процентное содержание AgNO3 в растворе, насыщенном при 00 С
Ответ: 18,03 %.
14 Насыщенный при 50 ºС K2Cr2O7 содержит 27 % растворенной соли. Вычислить предельную растворимость. Ответ: 34,3 г.
15 Насыщенный при 0 ºС раствор KHCO3 содержит 15,5 % соли в растворе. Вычислить предельную растворимость. Ответ: 17,9 г.
16 При растворении в воде 23,38 г NaCl поглощается 2,14 кДж теплоты. Вычислить теплоту растворения NaCl. Ответ: 5,35 кДж/моль.
17 Теплота растворения NaOH в воде равна 41,6 кДж/моль. Какое количество теплоты выделится при растворении в воде 225 г NaOH?
Ответ: -234 кДж.
18 При растворении 300 г NH4NO3 в воде поглощается 100 кДж тепла.
Вычислить теплоту растворения. Ответ: 26,8 кДж.
19 При растворении в воде 5 г NaOH поглощается 5,26 кДж тепла. Вычислить теплоту растворения NaOH. Ответ: 42,29 кДж.
20 Теплота растворения серной кислоты 75,7 кДж/моль. Какое количество тепла выделится при растворении в воде 120 г серной кислоты?
Ответ: -92,26 кДж.
21 Теплота растворения NaCl равна -5,024 кДж/моль. Сколько тепла поглотится при растворении в воде 100 г NaCl? Ответ: -8,6 кДж.
22 При 20ºС в 50,0 г воды растворяется 8,05 г сульфата натрия. Вычислить растворимость сульфата натрия при данной температуре, выразив ее в процентах по отношению к массе растворителя и раствора.
Ответ: 16,1 %; 13,9 %.
23 При нормальных условиях в 100 л воды растворяется 6,985 г кислорода. Выразить растворимость кислорода в мл на литр воды.
Ответ: 48,87 мл/л.
24 При некоторой температуре в 1 кг водяного раствора KNO3 содержится 420 г растворенного вещества. Сколько KNO3 выделится из раствора при охлаждении его до 25 ºС? Растворимость KNO3 при этой температуре равна 38,5 % по отношению к массе воды. Ответ: 223,3 г.
25 Растворимость в воде нитрата натрия при 30ºС равна 40,0% по отношению к массе раствора. Сколько требуется воды, чтобы растворить при этой температуре 500 г NaNO3? Ответ: 750 мл.
26 Растворимость в воде нитрата свинца (II) при 100 °С равна 127,3% по отношению к массе воды. Сколько Pb(NO3)2 может быть растворено при этой температуре в 750 мл воды? Ответ: 954,75 г.
27 Растворимость в воде хлорида бария при 60°С равна 46,4% по отношению к массе воды. Сколько ВаС12∙2Н20 может раствориться в 400 мл воды при этой температуре? Ответ: 185,6 г .
28 Растворимость Са(ОН)2 в воде при 18 °С равна 0,02 моль/л. Сколько граммов Са(ОН)2 содержится в 500 мл раствора, насыщенного при этой температуре? Ответ: 0, 74 г.
29 Растворимость в воде PbI2 при 18 °С равна 2 ∙10-3 моль/л. До какого объема должен быть доведен раствор, чтобы растворить 1,00 г РbI2 в воде при этой температуре? Ответ: 1085 мл.
30 Растворимость в воде АgBr при 18 °С равна 6 ∙10-7 моль/л. Выпадет ли осадок АgBr при смешивании равных объемов 1∙10-7 М растворов NaBr и AgNO3? Ответ: Осадок не выпадет.