Задачи на тему "Физико-химическая теория электролитов. Растворы неэлектролитов."

Химия
26.09.2020

(Всего голосов: 0)

1. В воде растворили 11.2 г гидроксида калия, объем раствора довели до 257 мл. Определите молярную концентрацию раствора.

  Решение

Молярная масса гидроксида калия:

µ (КОН) = 39 + 16 + 1 = 56 г/моль

Количество моль гидроксида калия:

ν (КОН) = m (КОН) / µ (КОН) = 11.2 / 56 = 0.2 моль

Молярная концентрация:

С (КОН) = ν (КОН) / V = 0.2 моль / 0.257 л = 0.78 моль/л

 

2. Сколько граммов хлорида калия содержится в 750 мл 10% -го раствора (плотность раствора 1.063 г/мл)?

  Решение

Объем хлорида калия:

V (KCl) = 0.1 ⋅ 750 мл = 75 мл

Масса хлорида калия:

m (KCl) = 75 мл ⋅ 1.063 г/мл = 79.7 г

 

3. Смешали 250 г 10% -го и 750 г 15% -го растворов глюкозы. Вычислите массовую долю глюкозы в полученном растворе.

  Решение

Массовая доля глюкозы:

C = (C1m1 + C2m2) / (m1 + m2) = (0.1 ⋅ 250 + 0.15 ⋅ 750) / (250 + 750) = 0.1375 = 13.75%

 

4. 1 мл 25% -го раствора содержит 0.458 г растворенного вещества. Какова плотность этого раствора?

  Решение

Объем раствора:

V = 0.25 ⋅ 1 мл = 0.25 мл

Плотность раствора:

ρ = m / V = 0.458 г / 0.25 мл = 1.832 г/мл

 

5. Имеется 30% -й раствор азотной кислоты (плотность 1.2 г/мл). Какова молярная концентрация этого раствора?

  Решение

Молярная масса азотной кислоты:

µ (HNO3) = 1 + 14 + 16 ⋅ 3 = 63 г/моль

Плотность раствора:

ρ = (m1 + m2) / V = ρ1 + ρ2

Т. к. азотная кислота составляет 30% раствора:

ρ (HNO3) = 0.3ρ = 0.3 ⋅ 1.2 = 0.36 г/мл = 360 г/л

Молярная концентрация:

С = ν / V = (m / µ) / V = m / µV = (m / V) / µ = ρ / µ

Молярная концентрация азотной кислоты:

С (HNO3) = ρ (HNO3) / µ (HNO3) = 360 / 63 = 5.71 моль/л

 

6. Растворимость хлорида натрия при 25 оС равна 36,0 г в 100 г воды. Определите массовую долю соли в насыщенном растворе при этой температуре.

  Решение

Массовая доля соли:

ω (NaCl) = m (NaCl) / [m (NaCl) + m (H2O)] = 36 / [36 + 100] = 0.265 = 26.5%

 

7. Массовая доля нитрата серебра в насыщенном при 20 оС водном растворе 69,5%. Вычислите массу этой соли, которая растворится в 100 г воды при этой температуре.

  Решение

Массовая доля нитрата серебра рассчитывается по формуле:

ω (AgNO3) = m (AgNO3) / [m (AgNO3) + m (H2O)]

Получаем уравнение:

0.695 = x / (x + 100)

0.695x + 69.5 = x

х = 69.5 / 0.305 = 228 г

Ответ: m (AgNO3) = 228 г.

 

8. Какова массовая доля хлороводорода в соляной кислоте, если на 10 моль воды приходится 1 моль хлороводорода?

  Решение

Молярные массы:

µ (H2О) = 1 ⋅ 2 + 16 = 18 г/моль

µ (HCl) = 1 + 35.5 = 36.5 г/моль

Фактические массы:

m (H2О) = ν (H2О) ⋅ µ (H2О) = 10 ⋅ 18 = 180 г

m (HCl) = ν (HCl) ⋅ µ (HCl) = 1 ⋅ 36.5  = 36.5 г

Массовая доля хлороводорода:

ω (HCl) = m (HCl) / [m (HCl) + m (H2O)] = 36.5 / (36.5 + 180) = 0.169 = 16.9%

 

9. Какова массовая доля серной кислоты в растворе, в котором число атомов водорода и число атомов кислорода равны между собой?

  Решение

Молекулярные формулы веществ раствора: H2SO4 и Н2О.

Чтобы числа атомов Н и О сравнялись, нужно взять одну молекулу H2SOи две молекулы Н2О.

Таким образом, количества молей веществ относятся:

ν (H2SO4) : ν (Н2О) = 1 : 2

Молярные массы:

µ (H2SO4) = 1 ⋅ 2 + 32 + 16 ⋅ 4 = 98 г/моль

µ (H2О) = 1 ⋅ 2 + 16 = 18 г/моль

Массовая доля серной кислоты в растворе:

ω (H2SO4) = m (H2SO4) / [m (H2SO4) + m (H2O)]

С учетом m = ν ⋅ µ получаем:

ω (H2SO4) = µ (H2SO4) ⋅ ν (H2SO4) / [µ (H2SO4) ⋅ ν (H2SO4) + µ (H2O) ⋅ ν (H2O)]

Подставляем значения:

ω (H2SO4) = 98 ⋅ x / (98 ⋅ x + 18 ⋅ 2x) = 0.731 = 73.1%

 

10. Какой объем формальдегида (при н. у.) нужно растворить в воде, чтобы получить 1 л формалина (40% -й раствор формальдегида, плотность 1,11 г/мл)?

  Решение

Общая масса раствора:

m = ρV = 1.11 г/мл ⋅ 1000 мл = 1110 г

Масса формальдегида:

m (H2СО) = 0.4 ⋅ 1110 = 444 г

Молярная масса формальдегида:

µ (H2СО) = 1 ⋅ 2 + 12 + 16 = 30 г/моль

Количество моль формальдегида:

ν (H2СО) = m (H2СО) / µ (H2СО) = 444 / 30 = 14.8 моль

Объем формальдегида находим через произведение молярного объема на количество моль:

V (H2СО) = Vm ⋅ ν (H2СО) = 22.4 л/моль ⋅ 14.8 моль = 331.5 л

 

11. Упарили вдвое (по объему) 2 л 10% -го раствора NaCl (плотность 1,07 г/мл). Определите молярную концентрацию полученного раствора.

  Решение

Молярная масса NaCl:

µ (NaCl) = 23 + 35.5 = 58.5 г/моль

Молярная концентрация:

С = ν / V = (m / µ) / V = m / µV = (m / V) / µ = ρ / µ

До упаривания молярная концентрация NaCl:

С (NaCl) = 0.1 ρ (NaCl) / µ (NaCl) = 0.1 ⋅ 1.07 / 58.5 = 0.00183 моль/мл = 1.83 моль/л

Поскольку количество воды в растворе снизилось вдвое, то и молярная концентрация раствора возросла вдвое:

С’ (NaCl) = 2 ⋅ С (NaCl) = 2 ⋅ 1.83 = 3.66 моль/л

 

12. Рассчитайте мольные доли спирта и воды в 96% -м растворе этилового спирта.

  Решение

Молярная массы:

µ (H2О) = 1 ⋅ 2 + 16 = 18 г/моль

µ (C2H5OH) = 12 ⋅ 2 + 1 ⋅ 5 + 16 + 1 = 46 г/моль

Возьмем 100 г раствора, тогда на спирт приходится 96 г, на воду – 4 г.

Количества моль:

ν (H2О) = m (H2О) / µ (H2О) = 4 / 18 = 0.222 г/моль

ν (C2H5OH) = m (C2H5OH) / µ (C2H5OH) = 96 / 46 = 2.087 г/моль

Мольные доли:

N (H2О) = ν (H2О) / [ν (H2О) + ν (C2H5OH)] = 0.222 / (0.222 + 2.087) = 0.096 = 9.6%

N (C2H5OH) = ν (C2H5OH) / [ν (H2О) + ν (C2H5OH)] = 2.087 / (0.222 + 2.087) = 0.904 = 90.4%

 

13. Сколько граммов нитрата бария выделится из раствора, насыщенного при 100 оС и охлажденного до 0 оС, если во взятом растворе было 50 мл воды? Растворимость нитрата бария: 5,0 г при 0 оС, 34,2 г при 100 оС.

  Решение

Растворимость показывает максимальную массу вещества, которая может раствориться в 100 г. растворителя.

Масса воды в растворе:

m (H2O) = V (H2O) ⋅ ρ (H2O) = 50 мл ⋅ 1 г/мл = 50 г

Число выделенных граммов нитрата бария на 100 г воды:

m100 (Ba(NO3)2) = 34.2 г – 5.0 г = 29.2 г

Число выделенных граммов нитрата бария на 50 г воды:

m50 (Ba(NO3)2) = m100 (Ba(NO3)2) / 2 = 29.2 г / 2 = 14.6 г

 

14. Сколько граммов сульфата калия выпадает в осадок из 400 г раствора, насыщенного при 80 оС, при охлаждении его до 20 оС? Растворимость K2SO4: 21,4 г при 80 оС, 11,1 г при 20 оС?

  Решение

Растворимость показывает максимальную массу вещества, которая может раствориться в 100 г. растворителя.

 

При 80 оС на 100 г воды приходится 21.4 г соли, стало быть на 121.4 г раствора приходится 21.4 г соли. Составим пропорцию:

21.4 г – 121.4 г

х – 400 г

х = 400 ⋅ 21.4 / 121.4 = 70.51 г

Таким образом, при 80 оС на 400 г раствора приходится 70.51 г соли.

 

При 20 оС на 100 г воды приходится 11.1 г соли. Поскольку при понижении температуры неизменной остается только масса воды, найдем ее:

m (H2O) = 400 г – 70.51 г = 329.49 г

Составим пропорцию:

11.1 г – 100 г

х – 329.49 г

х = 329.49 ⋅ 11.1 / 100 = 36.57 г

Таким образом, при 20 оС на 329.49 г воды приходится 36.57 г соли.

 

Число выпадающих в осадок граммов сульфата калия:

m (K2SO4) = 70.51 г – 36.57 = 33.93 г

 

15. Какова массовая доля азотной кислоты в растворе, если к 40 мл 96% -го раствора HNO3 (плотность 1,5 г/мл) прилить 30 мл 48% -го раствора HNO3 (плотность 1,3 г/мл)?

  Решение

Массовая доля HNOв новом растворе равна сумме масс азотной кислоты в обоих растворах, деленной на общую массу двух растворов:

ω (HNO3) = [m96 (HNO3) + m48 (HNO3)] / [m96+ m48] = [ρ96 (HNO3) ⋅ V96 (HNO3) + ρ48 (HNO3) ⋅ V48 (HNO3)] / [ρ96 ⋅ V96 + ρ48 ⋅ V48]

ω (HNO3) = (0.96 ⋅ 1.5 ⋅ 40 + 0.48 ⋅ 1.3 ⋅ 30) / (1.5 ⋅ 40 + 1.3 ⋅ 30) = 0.771 = 77.1%

 

16. Определите молярную концентрацию азотной кислоты, полученной смешиванием 40 мл 96% -го раствора HNO3 (плотность 1,5 г/мл) и 30 мл 48% -го раствора HNO3 (плотность 1,3 г/мл); плотность полученного раствора 1,45 г/мл.

  Решение

Массовая доля HNOв новом растворе равна сумме масс азотной кислоты в обоих растворах, деленной на общую массу двух растворов:

ω (HNO3) = [m96 (HNO3) + m48 (HNO3)] / [m96+ m48] = [ρ96 (HNO3) ⋅ V96 (HNO3) + ρ48 (HNO3) ⋅ V48 (HNO3)] / [ρ96 ⋅ V96 + ρ48 ⋅ V48]

ω (HNO3) = (0.96 ⋅ 1.5 ⋅ 40 + 0.48 ⋅ 1.3 ⋅ 30) / (1.5 ⋅ 40 + 1.3 ⋅ 30) = 0.771

Молярная массы:

µ (HNO3) = 1 + 14 + 16 ⋅ 3 = 63 г/моль

Молярная концентрация выражается через массовую долю соотношением:

С = ρ ⋅ ω / µ = 1.45 ⋅ 0.771 / 63 = 0.0177 моль/мл = 17.7 моль/л

 

 


Оставить комментарий