0. Вопросы для самоконтроля.

1. Что представляют собой растворы и какими признаками химических соединений и механических смесей они обладают?

2. От чего зависит тепловой эффект растворения?

3. Что такое растворимость и от чего она зависит?

4. Что называется концентрацией раствора? Дайте определение процентной, молярной, молярной концентрации эквивалента и моляльной концентраций, а также мольной доли.

5. Дайте определение закона Рауля.

6. Каковы следствия закона Рауля?

7. Что такое криоскопическая и эбулиоскопическая константы растворителя?

Литература.

1. Коровин Н.В. Общая химия.- М.: Высш. шк., 2002. Гл. 8, § 8.1.

2. Глинка Н.Л. Общая химия.- М.: Интеграл-Пресс, 2002, Гл. 7,

§ 7.1., 7.2.

1.6. Примеры решения задач

Пример 1. При растворении 10 г нитрата калия (KNO₃) в 240 г воды температура раствора понизилась на 3,4 градуса. Определить теплоту растворения соли. Удельная теплоемкость (с_уд) раствора равна 4,18 Дж/г^.К.

Решение:

1.Находим массу образовавшегося раствора (m):

m = 10 + 240 = 250 (г).

2.Определим количество поглощенной раствором теплоты:

Q = m ^. с_уд^. T

Q = 250 ^. 4,18 ^. (-3,4 ) = - 3556,4 Дж = - 3,56 кДж.

3.Рассчитываем количество теплоты, поглощаемой при растворении одного моля KNO₃ , т.е. его теплоту растворения (молярная масса KNO₃ равна 101 г/моль):

при растворении 10 г соли поглощается 3,56 кДж

при растворении 101 г соли --------- х ,

х = = 35,96 кДж

Ответ: теплота растворения KNO₃ равна 35,96 кДж/моль.

Пример 2. Рассчитать титр Т, молярную, молярную концентрацию эквивалента С_эк и моляльную С_m концентрации 17,5%-ного раствора серной кислоты, плотность которого  = 1,12 г/см³ .

Решение:

1.Находим весовое количество серной кислоты, содержащееся в 1 л 17,5 % - ного раствора:

а)находим массу литра (1000 мл) раствора:

m =  ^. V = 1,12 ^. 1000 = 1120 г;

б)находим весовое количество серной кислоты:

в 100 г раствора содержится 17,5 г H₂SO₄;

в 1120 г раствора - х ,

x = = 196 г.

2.Находим титр раствора; для этого необходимо весовое количество кислоты, содержащееся в известном объеме раствора, разделить на объем раствора, выраженный в миллилитрах:

T = = 0,196 г/мл.

3.Находим молярную конценнтрацию раствора; для этого необходимо весовое количество кислоты, содержащееся в 1 л раствора, разделить на молярную массу (MH₂SO₄ ), 98 г/моль:

[H₂SO₄]= = 2 моль/л.

4.Находим молярную концентрацию эквивалента раствора; для этого необходимо весовое количество кислоты, содержащееся в 1 л раствора (196 г), разделить на эквивалентную массу (ЭH₂SO₄).

Эквивалентная масса H₂SO₄ равна ее молярной массе, деленной на количество атомов водорода:

Э = = 49 г.

Следовательно, С_эк = = 4 мольэкв/л.

Молярную концентрацию эквивалента также можно вычислить, используя формулу

.

5.Рассчитываем моляльность раствора; для этого необходимо найти количество молей кислоты, содержащееся в 1000 г растворителя (воды).

Из предыдущих расчетов (см. пункт 3) известно, что в 1120 г (1 л) раствора содержится 196 г или 2 моля H₂SO₄, следовательно, воды в таком растворе:

1120 - 196 = 924 г.

Составляем пропорцию:

на 924 г воды приходится 2 моля H₂SO₄

на 1000 г воды - х.

С_m = х = = 2,16 моль/1000 г воды.

Моляльную концентрацию можно также рассчитать по формуле (1.3): C_m = = 2,16 моль/1000 г воды.

Ответ: Т = 0,196 г/мл; [H₂SO₄] = 2 моль/л; C_эк = 4 мольэкв/л;

С_m = 2,16 моль/1000 г воды.

Пример 3. Сколько миллилитров 96%-ного раствора H₂SO₄ ( = 1,84 г/см³) потребуется для приготовления 1л раствора ее с молярной концентрацией эквивалента, равной 0,5?

Решение.

1.Рассчитываем весовое количество H₂SO₄, необходимое для приготовления 1 л раствора с молярной концентрацией эквивалента, равной 0,5 ( эквивалент серной кислоты равен 49 г):

в 1000 мл 0,5 Н раствора содержится 49 ^. 0,5 = 24,5 г Н₂SO_4.

2.Определяем весовое количество исходного (96%но-го) раствора, содержащего 24,5 г Н₂SO₄:

в 100 г раствора содержится 96 г H₂SO₄,

в х г раствора - 24,5 г Н₂SO₄.

x = = 25,52 г

3.Находим необходимый объем исходного раствора, разделив весовое количество раствора на его плотность ():

V = = 13,87 мл.

Ответ: для приготовления 1л раствора серной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,5, необходимо 13,87 мл 96%-го раствора Н₂SO₄.

Пример 4. Раствор, приготовленный из 2 кг (m) этилового спирта и 8 кг (g) воды, залили в радиатор автомобиля. Вычислить температуру замерзания раствора. Криоскопическая константа воды K_к равна 1,86.

Решение.

1.Находим понижение температуры замерзания раствора, используя следствие из закона Рауля:

т_з = K_кС_m = K_к.

Молярная масса С₂Н₅ОН равна 46 г/моль, следовательно,

Т_з = 1,86 = 10,1^оС.

2.Находим температуру замерзания раствора:

Т_з = 0 - 10,1 = - 10,1 ^оС.

Ответ: раствор замерзает при температуре -10,1 ^оС.