Ερωτήσεις για αυτοέλεγχο. Μοριακά κλάσματα ουσίας και νερού Προσδιορισμός της μοριακής μάζας μιας ουσίας

2.10.1. Υπολογισμός σχετικής και απόλυτης μάζας ατόμων και μορίων

Οι σχετικές μάζες των ατόμων και των μορίων προσδιορίζονται χρησιμοποιώντας το D.I. Τιμές ατομικών μαζών Mendeleev. Ταυτόχρονα, κατά τη διεξαγωγή υπολογισμών για εκπαιδευτικούς σκοπούς, οι τιμές των ατομικών μαζών των στοιχείων συνήθως στρογγυλοποιούνται σε ακέραιους αριθμούς (με εξαίρεση το χλώριο, η ατομική μάζα του οποίου θεωρείται ότι είναι 35,5).

Παράδειγμα 1 Σχετική ατομική μάζα ασβεστίου Και r (Ca)=40; σχετική ατομική μάζα πλατίνας Και r (Pt)=195.

Η σχετική μάζα ενός μορίου υπολογίζεται ως το άθροισμα των σχετικών ατομικών μαζών των ατόμων που απαρτίζουν αυτό το μόριο, λαμβάνοντας υπόψη την ποσότητα της ουσίας τους.

Παράδειγμα 2. Σχετική μοριακή μάζα θειικού οξέος:

M r (H 2 SO 4) \u003d 2A r (H) + A r (S) + 4A r (O) \u003d 2 · 1 + 32 + 4· 16 = 98.

Οι απόλυτες μάζες ατόμων και μορίων βρίσκονται διαιρώντας τη μάζα 1 mol μιας ουσίας με τον αριθμό Avogadro.

Παράδειγμα 3. Προσδιορίστε τη μάζα ενός ατόμου ασβεστίου.

Λύση.Η ατομική μάζα του ασβεστίου είναι And r (Ca)=40 g/mol. Η μάζα ενός ατόμου ασβεστίου θα είναι ίση με:

m (Ca) \u003d A r (Ca) : N A \u003d 40: 6,02 · 10 23 = 6,64· 10-23 ετών

Παράδειγμα 4 Προσδιορίστε τη μάζα ενός μορίου θειικού οξέος.

Λύση.Η μοριακή μάζα του θειικού οξέος είναι Mr (H 2 SO 4) = 98. Η μάζα ενός μορίου m (H 2 SO 4) είναι:

m (H 2 SO 4) \u003d M r (H 2 SO 4) : N A \u003d 98: 6,02 · 10 23 = 16,28· 10-23 ετών

2.10.2. Υπολογισμός της ποσότητας της ύλης και υπολογισμός του αριθμού των ατομικών και μοριακών σωματιδίων από γνωστές τιμές μάζας και όγκου

Η ποσότητα μιας ουσίας προσδιορίζεται διαιρώντας τη μάζα της, εκφρασμένη σε γραμμάρια, με την ατομική της (μοριακή) μάζα. Η ποσότητα μιας ουσίας σε αέρια κατάσταση στο n.o. βρίσκεται διαιρώντας τον όγκο της με τον όγκο 1 mol αερίου (22,4 l).

Παράδειγμα 5 Προσδιορίστε την ποσότητα της ουσίας νατρίου n(Na) σε 57,5 ​​g μεταλλικού νατρίου.

Λύση.Η σχετική ατομική μάζα του νατρίου είναι And r (Na)=23. Η ποσότητα μιας ουσίας βρίσκεται διαιρώντας τη μάζα του μεταλλικού νατρίου με την ατομική του μάζα:

n(Na)=57,5:23=2,5 mol.

Παράδειγμα 6 . Προσδιορίστε την ποσότητα της αζωτούχου ουσίας, εάν ο όγκος της σε n.o. είναι 5,6 λίτρα.

Λύση.Η ποσότητα της αζωτούχου ουσίας n(N 2) βρίσκουμε διαιρώντας τον όγκο του με τον όγκο 1 mol αερίου (22,4 l):

n(N 2) \u003d 5,6: 22,4 \u003d 0,25 mol.

Ο αριθμός των ατόμων και των μορίων σε μια ουσία προσδιορίζεται πολλαπλασιάζοντας τον αριθμό των ατόμων και των μορίων της ουσίας με τον αριθμό του Avogadro.

Παράδειγμα 7. Προσδιορίστε τον αριθμό των μορίων που περιέχονται σε 1 kg νερού.

Λύση.Η ποσότητα της υδάτινης ουσίας βρίσκεται διαιρώντας τη μάζα της (1000 g) με τη μοριακή μάζα (18 g / mol):

n (H 2 O) \u003d 1000: 18 \u003d 55,5 mol.

Ο αριθμός των μορίων σε 1000 g νερού θα είναι:

Ν (Η2Ο) \u003d 55,5 · 6,02· 10 23 = 3,34· 10 24 .

Παράδειγμα 8. Προσδιορίστε τον αριθμό των ατόμων που περιέχονται σε 1 λίτρο (n.o.) οξυγόνου.

Λύση.Η ποσότητα της ουσίας οξυγόνου, ο όγκος της οποίας υπό κανονικές συνθήκες είναι 1 λίτρο ισούται με:

n(O 2) \u003d 1: 22,4 \u003d 4,46 · 10 -2 mol.

Ο αριθμός των μορίων οξυγόνου σε 1 λίτρο (Ν.Ο.) θα είναι:

N (O 2) \u003d 4,46 · 10 -2 · 6,02· 10 23 = 2,69· 10 22 .

Σημειωτέον ότι 26.9 · 10 22 μόρια θα περιέχονται σε 1 λίτρο οποιουδήποτε αερίου σε n.o. Δεδομένου ότι το μόριο οξυγόνου είναι διατομικό, ο αριθμός των ατόμων οξυγόνου σε 1 λίτρο θα είναι 2 φορές μεγαλύτερος, δηλ. 5.38 · 10 22 .

2.10.3. Υπολογισμός της μέσης μοριακής μάζας του μείγματος αερίων και του κλάσματος όγκου
τα αέρια που περιέχει

Η μέση μοριακή μάζα ενός μείγματος αερίων υπολογίζεται από τις μοριακές μάζες των αερίων που αποτελούν το μείγμα και τα κλάσματα όγκου τους.

Παράδειγμα 9 Υποθέτοντας ότι η περιεκτικότητα (σε ποσοστό όγκου) σε άζωτο, οξυγόνο και αργό στον αέρα είναι 78, 21 και 1, αντίστοιχα, υπολογίστε τη μέση μοριακή μάζα του αέρα.

Λύση.

Μ αέρας = 0,78 · Mr (Ν2)+0,21 · Mr (Ο2)+0,01 · Mr (Ar)= 0,78 · 28+0,21· 32+0,01· 40 = 21,84+6,72+0,40=28,96

Ή περίπου 29 g/mol.

Παράδειγμα 10. Το μίγμα αερίων περιέχει 12 λίτρα NH3, 5 λίτρα Ν2 και 3 λίτρα Η2 μετρημένα σε n.o. Υπολογίστε τα κλάσματα όγκου των αερίων σε αυτό το μείγμα και τη μέση μοριακή του μάζα.

Λύση.Ο συνολικός όγκος του μείγματος των αερίων είναι V=12+5+3=20 l. Τα κλάσματα όγκου j των αερίων θα είναι ίσα:

φ(ΝΗ 3)= 12:20=0,6; φ(Ν 2)=5:20=0.25; φ(Η 2)=3:20=0,15.

Η μέση μοριακή μάζα υπολογίζεται με βάση τα κλάσματα όγκου των συστατικών αερίων αυτού του μείγματος και τις μοριακές τους μάζες:

Μ=0,6 · Μ (ΝΗ3) + 0,25 · Μ(Ν2)+0,15 · M (H 2) \u003d 0,6 · 17+0,25· 28+0,15· 2 = 17,5.

2.10.4. Υπολογισμός του κλάσματος μάζας ενός χημικού στοιχείου σε μια χημική ένωση

Το κλάσμα μάζας ω ενός χημικού στοιχείου ορίζεται ως ο λόγος της μάζας ενός ατόμου ενός δεδομένου στοιχείου X που περιέχεται σε μια δεδομένη μάζα μιας ουσίας προς τη μάζα αυτής της ουσίας m. Το κλάσμα μάζας είναι μια αδιάστατη ποσότητα. Εκφράζεται σε κλάσματα μονάδας:

ω(X) = m(X)/m (0<ω< 1);

ή σε ποσοστό

ω(X),%= 100 m(X)/m (0%<ω<100%),

όπου ω(X) είναι το κλάσμα μάζας του χημικού στοιχείου X. m(X) είναι η μάζα του χημικού στοιχείου X. m είναι η μάζα της ουσίας.

Παράδειγμα 11 Υπολογίστε το κλάσμα μάζας μαγγανίου σε οξείδιο μαγγανίου (VII).

Λύση.Οι μοριακές μάζες των ουσιών είναι ίσες: M (Mn) \u003d 55 g / mol, M (O) \u003d 16 g / mol, M (Mn 2 O 7) \u003d 2M (Mn) + 7M (O) \u003d 222 g / mol. Επομένως, η μάζα του Mn 2 O 7 με την ποσότητα της ουσίας 1 mol είναι:

m(Mn 2 O 7) = M (Mn 2 O 7) · n(Mn 2 O 7) = 222 · 1 = 222

Από τον τύπο Mn 2 O 7 προκύπτει ότι η ποσότητα της ουσίας των ατόμων μαγγανίου είναι διπλάσια από την ποσότητα της ουσίας του οξειδίου του μαγγανίου (VII). Που σημαίνει,

n(Mn) \u003d 2n (Mn 2 O 7) \u003d 2 mol,

m(Mn)= n(Mn) · M(Mn) = 2 · 55 = 110 γρ.

Έτσι, το κλάσμα μάζας του μαγγανίου στο οξείδιο του μαγγανίου (VII) είναι:

ω(X)=m(Mn): m(Mn 2 O 7) = 110:222 = 0,495 ή 49,5%.

2.10.5. Καθορισμός του τύπου μιας χημικής ένωσης από τη στοιχειακή της σύνθεση

Ο απλούστερος χημικός τύπος μιας ουσίας προσδιορίζεται με βάση τις γνωστές τιμές των κλασμάτων μάζας των στοιχείων που συνθέτουν αυτήν την ουσία.

Ας υποθέσουμε ότι υπάρχει δείγμα ουσίας Na x P y Oz με μάζα m o g. Εξετάστε πώς προσδιορίζεται ο χημικός της τύπος εάν οι ποσότητες της ουσίας των ατόμων των στοιχείων, οι μάζες τους ή τα κλάσματα μάζας τους στη γνωστή μάζα του η ουσία είναι γνωστή. Ο τύπος μιας ουσίας καθορίζεται από την αναλογία:

x: y: z = N(Na) : N(P) : N(O).

Αυτή η αναλογία δεν αλλάζει εάν κάθε όρος της διαιρεθεί με τον αριθμό του Avogadro:

x: y: z = N(Na)/N A: N(P)/N A: N(O)/N A = ν(Na) : ν(P) : ν(O).

Έτσι, για να βρεθεί ο τύπος μιας ουσίας, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε την αναλογία μεταξύ των ποσοτήτων των ουσιών των ατόμων στην ίδια μάζα μιας ουσίας:

x: y: z = m(Na)/M r (Na) : m(P)/M r (P) : m(O)/M r (O).

Αν διαιρέσουμε κάθε όρο της τελευταίας εξίσωσης με τη μάζα του δείγματος m o , τότε παίρνουμε μια έκφραση που μας επιτρέπει να προσδιορίσουμε τη σύνθεση της ουσίας:

x: y: z = ω(Na)/M r (Na) : ω(P)/M r (P) : ω(O)/M r (O).

Παράδειγμα 12. Η ουσία περιέχει 85,71 wt. % άνθρακα και 14,29 wt. % υδρογόνο. Η μοριακή του μάζα είναι 28 g/mol. Προσδιορίστε τους απλούστερους και αληθινούς χημικούς τύπους αυτής της ουσίας.

Λύση.Η αναλογία μεταξύ του αριθμού των ατόμων σε ένα μόριο C x H y προσδιορίζεται διαιρώντας τα κλάσματα μάζας κάθε στοιχείου με την ατομική του μάζα:

x: y \u003d 85,71 / 12: 14,29 / 1 \u003d 7,14: 14,29 \u003d 1: 2.

Έτσι, ο απλούστερος τύπος μιας ουσίας είναι το CH 2. Ο απλούστερος τύπος μιας ουσίας δεν συμπίπτει πάντα με τον πραγματικό τύπο της. Στην περίπτωση αυτή, ο τύπος CH 2 δεν αντιστοιχεί στο σθένος του ατόμου υδρογόνου. Για να βρείτε τον αληθινό χημικό τύπο, πρέπει να γνωρίζετε τη μοριακή μάζα μιας δεδομένης ουσίας. Σε αυτό το παράδειγμα, η μοριακή μάζα της ουσίας είναι 28 g/mol. Διαιρώντας το 28 με το 14 (το άθροισμα των ατομικών μαζών που αντιστοιχεί στη μονάδα του τύπου CH 2), λαμβάνουμε την πραγματική αναλογία μεταξύ του αριθμού των ατόμων σε ένα μόριο:

Παίρνουμε τον αληθινό τύπο της ουσίας: C 2 H 4 - αιθυλένιο.

Αντί για τη μοριακή μάζα για αέριες ουσίες και ατμούς, η πυκνότητα για οποιοδήποτε αέριο ή αέρα μπορεί να υποδειχθεί στην κατάσταση του προβλήματος.

Στην υπό εξέταση περίπτωση, η πυκνότητα αερίου στον αέρα είναι 0,9655. Με βάση αυτή την τιμή, η μοριακή μάζα του αερίου μπορεί να βρεθεί:

M = M αέρα · Δ αέρα = 29 · 0,9655 = 28.

Σε αυτήν την έκφραση, M είναι η μοριακή μάζα του αερίου C x H y, M αέρας είναι η μέση γραμμομοριακή μάζα αέρα, D αέρας είναι η πυκνότητα του αερίου C x H y στον αέρα. Η προκύπτουσα τιμή της μοριακής μάζας χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του αληθινού τύπου της ουσίας.

Η κατάσταση του προβλήματος μπορεί να μην υποδεικνύει το κλάσμα μάζας ενός από τα στοιχεία. Βρίσκεται αφαιρώντας από τη μονάδα (100%) τα κλάσματα μάζας όλων των άλλων στοιχείων.

Παράδειγμα 13 Μια οργανική ένωση περιέχει 38,71 wt. % άνθρακας, 51,61 wt. % οξυγόνου και 9,68 wt. % υδρογόνο. Προσδιορίστε τον αληθινό τύπο αυτής της ουσίας εάν η πυκνότητα ατμών οξυγόνου της είναι 1,9375.

Λύση.Υπολογίζουμε την αναλογία μεταξύ του αριθμού των ατόμων στο μόριο C x H y O z:

x: y: z = 38,71/12: 9,68/1: 51,61/16 = 3,226: 9,68: 3,226= 1:3:1.

Η μοριακή μάζα M μιας ουσίας είναι:

M \u003d M (O 2) · D(O2) = 32 · 1,9375 = 62.

Ο απλούστερος τύπος μιας ουσίας είναι το CH 3 O. Το άθροισμα των ατομικών μαζών για αυτή τη μονάδα τύπου θα είναι 12+3+16=31. Διαιρέστε το 62 με το 31 και λάβετε την πραγματική αναλογία μεταξύ του αριθμού των ατόμων στο μόριο:

x:y:z = 2:6:2.

Έτσι, ο αληθινός τύπος της ουσίας είναι C 2 H 6 O 2. Αυτός ο τύπος αντιστοιχεί στη σύνθεση διυδρικής αλκοόλης - αιθυλενογλυκόλης: CH 2 (OH) -CH 2 (OH).

2.10.6. Προσδιορισμός της μοριακής μάζας μιας ουσίας

Η μοριακή μάζα μιας ουσίας μπορεί να προσδιοριστεί με βάση την πυκνότητα ατμών αερίου με μια γνωστή μοριακή μάζα.

Παράδειγμα 14 . Η πυκνότητα ατμών ορισμένης οργανικής ένωσης ως προς το οξυγόνο είναι 1,8125. Προσδιορίστε τη μοριακή μάζα αυτής της ένωσης.

Λύση.Η μοριακή μάζα μιας άγνωστης ουσίας M x είναι ίση με το γινόμενο της σχετικής πυκνότητας αυτής της ουσίας D και της μοριακής μάζας της ουσίας M, με την οποία προσδιορίζεται η τιμή της σχετικής πυκνότητας:

Μ x = Δ · Μ = 1,8125 · 32 = 58,0.

Ουσίες με την ευρεθείσα τιμή της μοριακής μάζας μπορεί να είναι η ακετόνη, η προπιοναλδεΰδη και η αλλυλική αλκοόλη.

Η μοριακή μάζα ενός αερίου μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την τιμή του μοριακού όγκου του σε n.c.

Παράδειγμα 15. Μάζα 5,6 λίτρων αερίου σε n.o. είναι 5,046 γρ. Να υπολογίσετε τη μοριακή μάζα αυτού του αερίου.

Λύση.Ο μοριακός όγκος του αερίου σε n.s. είναι 22,4 λίτρα. Επομένως, η μοριακή μάζα του επιθυμητού αερίου είναι

Μ = 5,046 · 22,4/5,6 = 20,18.

Το επιθυμητό αέριο είναι Neon Ne.

Η εξίσωση Clapeyron–Mendeleev χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της μοριακής μάζας ενός αερίου του οποίου ο όγκος δίνεται υπό μη κανονικές συνθήκες.

Παράδειγμα 16 Σε θερμοκρασία 40 °C και πίεση 200 kPa, η μάζα 3,0 λίτρων αερίου είναι 6,0 g. Προσδιορίστε τη μοριακή μάζα αυτού του αερίου.

Λύση.Αντικαθιστώντας τις γνωστές ποσότητες στην εξίσωση Clapeyron–Mendeleev, λαμβάνουμε:

M = mRT/PV = 6,0 · 8,31· 313/(200· 3,0)= 26,0.

Το υπό εξέταση αέριο είναι το ακετυλένιο C 2 H 2.

Παράδειγμα 17 Η καύση 5,6 λίτρων (Ν.Ο.) υδρογονάνθρακα παρήγαγε 44,0 g διοξειδίου του άνθρακα και 22,5 g νερού. Η σχετική πυκνότητα του υδρογονάνθρακα σε σχέση με το οξυγόνο είναι 1,8125. Προσδιορίστε τον αληθινό χημικό τύπο του υδρογονάνθρακα.

Λύση.Η εξίσωση αντίδρασης για την καύση υδρογονανθράκων μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής:

C x H y + 0,5 (2x + 0,5y) O 2 \u003d x CO 2 + 0,5 y H 2 O.

Η ποσότητα του υδρογονάνθρακα είναι 5,6:22,4=0,25 mol. Ως αποτέλεσμα της αντίδρασης, σχηματίζονται 1 mol διοξειδίου του άνθρακα και 1,25 mol νερού, το οποίο περιέχει 2,5 mol άτομα υδρογόνου. Όταν ένας υδρογονάνθρακας καίγεται με ποσότητα ουσίας 1 mole, λαμβάνονται 4 moles διοξειδίου του άνθρακα και 5 mole νερού. Έτσι, 1 mol υδρογονάνθρακα περιέχει 4 mol άτομα άνθρακα και 10 mol άτομα υδρογόνου, δηλ. χημικός τύπος υδρογονάνθρακα C 4 H 10 . Η μοριακή μάζα αυτού του υδρογονάνθρακα είναι Μ=4 · 12+10=58. Η σχετική του πυκνότητα οξυγόνου D=58:32=1,8125 αντιστοιχεί στην τιμή που δίνεται στην συνθήκη του προβλήματος, η οποία επιβεβαιώνει την ορθότητα του χημικού τύπου που βρέθηκε.

Πρόβλημα 427.
Υπολογίστε τα μοριακά κλάσματα αλκοόλης και νερού σε διάλυμα αιθυλικής αλκοόλης 96% (κατά μάζα).
Λύση:
Γραμμομοριακό κλάσμα(N i) - ο λόγος της ποσότητας μιας διαλυμένης ουσίας (ή διαλύτη) προς το άθροισμα των ποσοτήτων όλων
ουσίες σε διάλυμα. Σε ένα σύστημα που αποτελείται από αλκοόλη και νερό, το μοριακό κλάσμα του νερού (N 1) είναι ίσο με

Και το μοριακό κλάσμα του αλκοόλ , όπου n 1 - η ποσότητα του αλκοόλ. n 2 - η ποσότητα του νερού.

Υπολογίζουμε τη μάζα του αλκοόλ και του νερού που περιέχονται σε 1 λίτρο διαλύματος, με την προϋπόθεση ότι η πυκνότητά τους είναι ίση με ένα από τις αναλογίες:

α) μάζα αλκοόλ:

β) μάζα νερού:

Βρίσκουμε την ποσότητα των ουσιών σύμφωνα με τον τύπο: , όπου m (B) και M (B) - η μάζα και η ποσότητα της ουσίας.

Τώρα υπολογίζουμε τα μοριακά κλάσματα των ουσιών:

Απάντηση: 0,904; 0,096.

Πρόβλημα 428.
666 g ΚΟΗ διαλύονται σε 1 kg νερού. η πυκνότητα του διαλύματος είναι 1,395 g/ml. Να βρείτε: α) κλάσμα μάζας ΚΟΗ. β) μοριακότητα. γ) μοριακότητα. δ) μοριακά κλάσματα αλκαλίων και νερού.
Λύση:
ΕΝΑ) Κλάσμα μάζας- το ποσοστό της μάζας της διαλυμένης ουσίας στη συνολική μάζα του διαλύματος προσδιορίζεται από τον τύπο:

Οπου

m (λύση) \u003d m (H 2 O) + m (KOH) \u003d 1000 + 666 \u003d 1666

β) Μοριακή (όγκος-μοριακή) συγκέντρωση δείχνει τον αριθμό των mol μιας διαλυμένης ουσίας που περιέχεται σε 1 λίτρο διαλύματος.

Ας βρούμε τη μάζα του ΚΟΗ ανά 100 ml διαλύματος σύμφωνα με τον τύπο: τύπος: m = Π V, όπου p είναι η πυκνότητα του διαλύματος, V είναι ο όγκος του διαλύματος.

m(KOH) = 1.395 . 1000 = 1395

Τώρα υπολογίζουμε τη μοριακότητα του διαλύματος:

Βρίσκουμε πόσα γραμμάρια HNO 3 είναι ανά 1000 γραμμάρια νερού, αποτελώντας την αναλογία:

δ) Μοριακό κλάσμα (N i) - ο λόγος της ποσότητας μιας διαλυμένης ουσίας (ή διαλύτη) προς το άθροισμα των ποσοτήτων όλων των ουσιών στο διάλυμα. Σε ένα σύστημα που αποτελείται από αλκοόλη και νερό, το γραμμομοριακό κλάσμα του νερού (N 1) είναι ίσο με το γραμμομοριακό κλάσμα της αλκοόλης, όπου n 1 είναι η ποσότητα του αλκαλίου. n 2 - η ποσότητα του νερού.

100g αυτού του διαλύματος περιέχει 40g KOH 60g H2O.

Απάντηση: α) 40%; β) 9,95 mol/l; γ) 11,88 mol/kg; δ) 0,176; 0,824.

Πρόβλημα 429.
Η πυκνότητα ενός διαλύματος H2SO4 15% (κατά βάρος) είναι 1,105 g/ml. Υπολογίστε: α) κανονικότητα. β) μοριακότητα. γ) τη μοριακότητα του διαλύματος.
Λύση:
Ας βρούμε τη μάζα του διαλύματος χρησιμοποιώντας τον τύπο: m = Π V, όπου Πείναι η πυκνότητα του διαλύματος, V είναι ο όγκος του διαλύματος.

m(H2SO4) = 1,105 . 1000 = 1105

Η μάζα του H 2 SO 4 που περιέχεται σε 1000 ml διαλύματος βρίσκεται από την αναλογία:

Ας προσδιορίσουμε τη μοριακή μάζα του ισοδύναμου H 2 SO 4 από την αναλογία:

M E (B) - μοριακή μάζα του ισοδυνάμου οξέος, g / mol. Μ(Β) είναι η μοριακή μάζα του οξέος. Z(B) - ισοδύναμος αριθμός. Το Z(οξέα) είναι ίσο με τον αριθμό των ιόντων H+ στο H 2 SO 4 → 2.

α) Μοριακή ισοδύναμη συγκέντρωση (ή κανονικότητα) δείχνει τον αριθμό των ισοδυνάμων μιας διαλυμένης ουσίας που περιέχεται σε 1 λίτρο διαλύματος.

σι) Μοριακή συγκέντρωση

Τώρα υπολογίζουμε τη μοριακότητα του διαλύματος:

γ) Μοριακή συγκέντρωση (ή μοριακότητα) δείχνει τον αριθμό των mol μιας διαλυμένης ουσίας που περιέχεται σε 1000 g διαλύτη.

Βρίσκουμε πόσα γραμμάρια H 2 SO 4 περιέχονται σε 1000 g νερού, σχηματίζοντας την αναλογία:

Τώρα υπολογίζουμε τη μοριακότητα του διαλύματος:

Απάντηση: α) 3,38n; β) 1,69 mol/l; 1,80 mol/kg.

Πρόβλημα 430.
Η πυκνότητα ενός διαλύματος 9% (κατά βάρος) σακχαρόζης C 12 H 22 O 11 είναι 1,035 g/ml. Υπολογίστε: α) τη συγκέντρωση της σακχαρόζης σε g/l. β) μοριακότητα. γ) τη μοριακότητα του διαλύματος.
Λύση:
M (C 12 H 22 O 11) \u003d 342 g / mol. Ας βρούμε τη μάζα του διαλύματος χρησιμοποιώντας τον τύπο: m = p V, όπου p είναι η πυκνότητα του διαλύματος, V είναι ο όγκος του διαλύματος.

m (C 12 H 22 O 11) \u003d 1,035. 1000 = 1035

α) Η μάζα του C 12 H 22 O 11 που περιέχεται στο διάλυμα υπολογίζεται με τον τύπο:

Οπου
- κλάσμα μάζας της διαλυμένης ουσίας. m (in-va) - η μάζα της διαλυμένης ουσίας. m (r-ra) - η μάζα του διαλύματος.

Η συγκέντρωση μιας ουσίας σε g / l δείχνει τον αριθμό των γραμμαρίων (μονάδες μάζας) που περιέχονται σε 1 λίτρο διαλύματος. Επομένως, η συγκέντρωση της σακχαρόζης είναι 93,15 g/L.

β) Μοριακή (όγκος-μοριακή) συγκέντρωση (C M) δείχνει τον αριθμό των mol μιας διαλυμένης ουσίας που περιέχεται σε 1 λίτρο διαλύματος.

V) Μοριακή συγκέντρωση(ή molality) δείχνει τον αριθμό των mol μιας διαλυμένης ουσίας που περιέχεται σε 1000 g διαλύτη.

Βρίσκουμε πόσα γραμμάρια C 12 H 22 O 11 περιέχονται σε 1000 g νερού, σχηματίζοντας την αναλογία:

Τώρα υπολογίζουμε τη μοριακότητα του διαλύματος:

Απάντηση: α) 93,15 g/l; β) 0,27 mol/l; γ) 0,29 mol/kg.

Οι ιδιότητες των αραιωμένων διαλυμάτων που εξαρτώνται μόνο από την ποσότητα της μη πτητικής διαλυμένης ουσίας ονομάζονται συλλογικές ιδιότητες. Αυτά περιλαμβάνουν τη μείωση της τάσης ατμών του διαλύτη πάνω από το διάλυμα, την αύξηση του σημείου βρασμού και τη μείωση του σημείου πήξης του διαλύματος και την οσμωτική πίεση.

Μείωση του σημείου πήξης και αύξηση του σημείου βρασμού ενός διαλύματος σε σύγκριση με έναν καθαρό διαλύτη:

Ταναπληρωτής == κΠΡΟΣ ΤΗΝ. Μ 2 ,

Τμπάλλα = = κΜΙ. Μ 2 .

Οπου Μ 2 - molality του διαλύματος, κΚ και κ E - κρυοσκοπικές και βουλλιοσκοπικές σταθερές του διαλύτη, Χ 2 είναι το μοριακό κλάσμα της διαλυμένης ουσίας, Hπλ. Και HΙσπανικά είναι οι ενθαλπίες της τήξης και της εξάτμισης του διαλύτη, Τπλ. Και Τμπάλλα είναι τα σημεία τήξης και βρασμού του διαλύτη, Μ 1 είναι η μοριακή μάζα του διαλύτη.

Η οσμωτική πίεση σε αραιά διαλύματα μπορεί να υπολογιστεί από την εξίσωση

Οπου Χ 2 είναι το μοριακό κλάσμα της διαλυμένης ουσίας, είναι ο μοριακός όγκος του διαλύτη. Σε πολύ αραιά διαλύματα, αυτή η εξίσωση γίνεται εξίσωση van't Hoff:

Οπου ντοείναι η μοριακότητα του διαλύματος.

Οι εξισώσεις που περιγράφουν τις συλλογικές ιδιότητες των μη ηλεκτρολυτών μπορούν επίσης να εφαρμοστούν για να περιγράψουν τις ιδιότητες των διαλυμάτων ηλεκτρολυτών εισάγοντας τον συντελεστή διόρθωσης Van't Hoff Εγώ, Για παράδειγμα:

= iCRTή Ταναπληρωτής = iKΠΡΟΣ ΤΗΝ. Μ 2 .

Ο ισοτονικός συντελεστής σχετίζεται με τον βαθμό διάστασης ηλεκτρολυτών:

i = 1 + ( – 1),

όπου είναι ο αριθμός των ιόντων που σχηματίζονται κατά τη διάσταση ενός μορίου.

Διαλυτότητα στερεού σε ιδανικό διάλυμα σε θερμοκρασία Τπεριγράφεται Εξίσωση Σρέντερ:

,

Οπου Χείναι το μοριακό κλάσμα της διαλυμένης ουσίας στο διάλυμα, Τπλ. είναι το σημείο τήξης και Hπλ. είναι η ενθαλπία σύντηξης της διαλυμένης ουσίας.

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ

Παράδειγμα 8-1. Υπολογίστε τη διαλυτότητα του βισμούθιου στο κάδμιο στους 150 και 200 ​​o C. Η ενθαλπία σύντηξης του βισμούθιου στο σημείο τήξης (273 o C) είναι 10,5 kJ. mol -1. Ας υποθέσουμε ότι σχηματίζεται ένα ιδανικό διάλυμα και η ενθαλπία της σύντηξης δεν εξαρτάται από τη θερμοκρασία.

Λύση. Ας χρησιμοποιήσουμε τον τύπο .

Στους 150°C , που Χ = 0.510

Στους 200°C , που Χ = 0.700

Η διαλυτότητα αυξάνεται με τη θερμοκρασία, η οποία είναι χαρακτηριστική μιας ενδόθερμης διαδικασίας.

Παράδειγμα 8-2. Διάλυμα 20 g αιμοσφαιρίνης σε 1 λίτρο νερού έχει ωσμωτική πίεση 7,52 10 -3 atm στους 25 o C. Προσδιορίστε τη μοριακή μάζα της αιμοσφαιρίνης.

65 κιλά. mol -1.

ΚΑΘΗΚΟΝΤΑ

1. Υπολογίστε την ελάχιστη οσμωτική εργασία που εκτελούν οι νεφροί για την απέκκριση ουρίας στους 36,6 o C εάν η συγκέντρωση της ουρίας στο πλάσμα είναι 0,005 mol. l –1, και στα ούρα 0,333 mol. l -1.
2. 10 g πολυστυρολίου διαλύονται σε 1 λίτρο βενζολίου. Το ύψος της στήλης του διαλύματος (πυκνότητα 0,88 g cm–3) στο ωσμόμετρο στους 25 o C είναι 11,6 cm. Υπολογίστε τη μοριακή μάζα του πολυστυρολίου.
3. Η πρωτεΐνη του ανθρώπινου ορού λευκωματίνης έχει μοριακή μάζα 69 kg. mol -1. Υπολογίστε την οσμωτική πίεση διαλύματος 2 g πρωτεΐνης σε 100 cm 3 νερού στους 25 o C σε Pa και mm στήλη διαλύματος. Υποθέστε ότι η πυκνότητα του διαλύματος είναι 1,0 g cm–3.
4. Στους 30 o C, η τάση ατμών ενός υδατικού διαλύματος σακχαρόζης είναι 31,207 mm Hg. Τέχνη. Η τάση ατμών του καθαρού νερού στους 30 o C είναι 31.824 mm Hg. Τέχνη. Η πυκνότητα του διαλύματος είναι 0,99564 g cm–3. Ποια είναι η ωσμωτική πίεση αυτού του διαλύματος;
5. Το πλάσμα του ανθρώπινου αίματος παγώνει στους -0,56 o C. Ποια είναι η οσμωτική του πίεση στους 37 o C μετρούμενη με μια μεμβράνη διαπερατή μόνο από το νερό;
6. *Η μοριακή μάζα του ενζύμου προσδιορίστηκε με διάλυσή του σε νερό και μέτρηση του ύψους της στήλης του διαλύματος σε ωσμόμετρο στους 20 o C και στη συνέχεια με παρέκταση των δεδομένων σε μηδενική συγκέντρωση. Έχουν ληφθεί τα ακόλουθα δεδομένα:

ντο, mg. cm -3
η, εκ

7. Η μοριακή μάζα ενός λιπιδίου προσδιορίζεται από την αύξηση του σημείου βρασμού. Το λιπίδιο μπορεί να διαλυθεί σε μεθανόλη ή χλωροφόρμιο. Το σημείο βρασμού της μεθανόλης είναι 64,7 o C, η θερμότητα της εξάτμισης είναι 262,8 θερμίδες. g –1. Σημείο βρασμού χλωροφορμίου 61,5 o C, θερμότητα εξάτμισης 59,0 θερμ. g –1. Να υπολογίσετε τις βουλλιοσκοπικές σταθερές της μεθανόλης και του χλωροφορμίου. Ποιος είναι ο καλύτερος διαλύτης για τον προσδιορισμό της μοριακής μάζας με τη μέγιστη ακρίβεια;
8. Υπολογίστε το σημείο πήξης ενός υδατικού διαλύματος που περιέχει 50,0 g αιθυλενογλυκόλης σε 500 g νερού.
9. Διάλυμα που περιέχει 0,217 g θείου και 19,18 g CS 2 βράζει στους 319,304 K. Το σημείο βρασμού του καθαρού CS 2 είναι 319,2 K. Η βουλλιοσκοπική σταθερά του CS 2 είναι 2,37 K. kg. mol -1. Πόσα άτομα θείου υπάρχουν σε ένα μόριο θείου διαλυμένο σε CS 2;
10. 68,4 g σακχαρόζης διαλυμένα σε 1000 g νερού. Να υπολογίσετε: α) την τάση ατμών, β) την οσμωτική πίεση, γ) το σημείο πήξης, δ) το σημείο βρασμού του διαλύματος. Η τάση ατμών του καθαρού νερού στους 20 o C είναι 2314,9 Pa. Οι κρυοσκοπικές και βολλιοσκοπικές σταθερές του νερού είναι 1,86 και 0,52 Κ. kg. mol –1, αντίστοιχα.
11. Διάλυμα που περιέχει 0,81 g του υδρογονάνθρακα H(CH 2) n H και 190 g βρωμιούχου αιθυλίου παγώνει στους 9,47 o C. Το σημείο πήξης του αιθυλοβρωμιδίου είναι 10,00 o C, η κρυοσκοπική σταθερά είναι 12,5 K. kg. mol -1. Υπολογίστε n.
12. Όταν 1,4511 g διχλωροξικού οξέος διαλύονται σε 56,87 g τετραχλωράνθρακα, το σημείο βρασμού αυξάνεται κατά 0,518 μοίρες. Σημείο βρασμού CCl 4 76,75 o C, θερμότητα εξάτμισης 46,5 θερμ. g –1. Ποια είναι η φαινομενική μοριακή μάζα του οξέος; Τι εξηγεί την ασυμφωνία με την πραγματική μοριακή μάζα;
13. Ορισμένη ποσότητα ουσίας διαλυμένη σε 100 g βενζολίου μειώνει το σημείο πήξης της κατά 1,28 o C. Η ίδια ποσότητα ουσίας διαλυμένη σε 100 g νερού μειώνει το σημείο πήξης της κατά 1,395 o C. Η ουσία έχει κανονική μοριακή μάζα σε βενζόλιο, και σε νερό πλήρως διασπασμένο. Με πόσα ιόντα διασπάται μια ουσία σε ένα υδατικό διάλυμα; Οι κρυοσκοπικές σταθερές για το βενζόλιο και το νερό είναι 5,12 και 1,86 K. kg. mol -1.
14. Υπολογίστε την ιδανική διαλυτότητα του ανθρακενίου στο βενζόλιο στους 25 o C σε μοριακές μονάδες. Η ενθαλπία τήξης του ανθρακενίου στη θερμοκρασία τήξης (217 o C) είναι 28,8 kJ. mol -1.
15. Υπολογίστε τη διαλυτότητα Π-διβρωμοβενζόλιο σε βενζόλιο στους 20 και 40 o C, με την προϋπόθεση ότι σχηματίζεται ιδανικό διάλυμα. Ενθαλπία σύντηξης Π-Το διβρωμοβενζόλιο στο σημείο τήξης του (86,9 o C) είναι 13,22 kJ. mol -1.
16. Υπολογίστε τη διαλυτότητα της ναφθαλίνης στο βενζόλιο στους 25 o C, με την προϋπόθεση ότι σχηματίζεται ιδανικό διάλυμα. Η ενθαλπία τήξης της ναφθαλίνης στο σημείο τήξης της (80,0 o C) είναι 19,29 kJ. mol -1.
17. Υπολογίστε τη διαλυτότητα του ανθρακενίου στο τολουόλιο στους 25 o C, υποθέτοντας ότι σχηματίζεται ιδανικό διάλυμα. Η ενθαλπία τήξης του ανθρακενίου στη θερμοκρασία τήξης (217 o C) είναι 28,8 kJ. mol -1.
18. Να υπολογίσετε τη θερμοκρασία στην οποία το καθαρό κάδμιο βρίσκεται σε ισορροπία με διάλυμα Cd - Bi, στο οποίο το μοριακό κλάσμα του Cd είναι 0,846. Η ενθαλπία τήξης του καδμίου στο σημείο τήξης (321,1 o C) είναι 6,23 kJ. mol -1.