Примеры. 1. Хлорид калия массой 20 г растворен в воде массой 230 г

1. Хлорид калия массой 20 г растворен в воде массой 230 г. Плотность раствора равна 1,05 г/см³. Определить состав раствора: а) в массовых долях, б) в молярных долях, в) в моляльности, г) молярную концентрацию.

Решение, а) Массовая доля хлорида калия согласно уравнению (IV, 1) будет равна:

б) Определяем количество вещества п (Н₂О) и п (КСl) (М (КСl) = 74,55 г/моль). В растворе: п (Н₂О) = 230: 18 - 12,77 (моль); п (КСl) = 20: 74,55 = 0,27 (моль). Молярные доли находим по уравнению (IV, 2):

в) В 230 г воды или 0,23 кг растворено 0,27 моль КСl. Моляльность раствора определяем по уравнению (IV, 5).

b (КСl /Н₂O) = 0,27: 0,23 = 1,17 (моль/кг).

г) Объем 230 + 20 = 250 (г) раствора КСl равен отношению массы раствора к его плотности: V = 250: 1,05 = 238 мл, или 0,238 л.

В соответствии (IV, 4) определяем молярную концентрацию КСl: с (КСl) = 0,27: 0,238 = 1,13 моль/г

2. Моляльность раствора хлорида кальция 2,25 моль/кг. Плотность раствора равна 1,178 г/см³. Определить состав раствора: а) в массовых долях; б) в молярных долях; в) молярную концентрацию; г) молярную концентрацию эквивалента.

Решение.

a) В воде массой 1000 г содержится хлорида кальция (М (СаСl₂) = 111) 111*2,25 = 249,8 г. Масса раствора равна: 1000 + 249,8 = 1249 8 ≈1250 (г). Массовая доля хлорида кальция в растворе:

249,8: 1250 = 0,2 или 20 %

б) n (Н₂О) в растворе равно: 1000: 18 = 55,56 (моль), n (CaCl₂) Молярные доли воды и хлорида кальция будут соответственно равны:

в) Объем раствора хлорида кальция (V) равен: 1250: 1,178 === = 1061 (мл), или 1,06 (л):

г) Так как число эквивалентности хлорида кальция 2,* = 2, то в соответствии с формулой (IV, 46)

3. Молярная доля хлорида цинка в водном растворе равна 0,0422, плотность раствора равна 1,238 г/см³. Определить: а) мо-ляльность; б) молярную концентрацию раствора.

Решение, а) Моляльность раствора находим из уравнения (IV, 8), выразив величины в единицах СИ:

Вопросы и упражнения

1. Что такое раствор? Укажите основные признаки растворов.

2. Какие силы действуют между молекулами в растворе? Какова внутренняя структура раствора?

3. Изложите основные теории растворов. Перечислите опытные данные, которые легли в основу этих теорий.

4. Как объяснить растворимость одних веществ в другом веществе (растворителе)?

5. Что такое концентрация раствора? Дайте определения молярной концентрации вещества, молярной концентрации эквивалента вещества.

6. Объясните, почему для идеальных газов молярная доля равна объемной доле.

Задачи

1. В воде объемом 200 мл растворен бромид калия массой 50 г. Плотность раствора равна 1,16 г/см³. Выразите состав раствора: а) в массовых долях; б) в молярных долях; в) в моляльности; г) молярную концентрацию эквивалента вещества.

2. В воде объемом 300 мл растворен медный купорос СuSО₄ X 5Н₂О. Выразите состав раствора: а) в массовых долях; б) в молярных долях; в) в моляльности.

3. Сода Nа₂СО₃ • 10Н₂О массой 97,2 г растворена в воде объемом 300 мл. Плотность полученного раствора 1,094 г/см³. Каков состав раствора: а) в массовых долях? б) В молярных долях (%)? в) Какова моляльность в растворе? г) Какова молярная концентрация эквивалента вещества?

4. Плотность водного раствора нитрата калия массовой долей 14% равна 1,090 г/см³. Найдите: а) молярную долю; б) молярную концентрацию; в) моляльность.

5. Определите моляльность раствора гидроксида натрия массовой долей 40%. Выразите состав этого раствора в молярных долях (%).

6. Плотность раствора хлорида бария массовой долей 20% равна 1,20 г/см³. Определите: а) молярную долю; б) моляльность; в) молярную концентрацию; г) молярную концентрацию эквивалента.

7. Плотность раствора сульфата магния равна 1,172 г/см³-Моляльность раствора сульфата магния 1,582 моль/кг. Определите: а) массовую долю; б) молярную долю; в) молярную концентрацию; г) молярную концентрацию эквивалента вещества.

8. Плотность раствора хлорида натрия равна 1,194 г/см³. Моляльность раствора хлорида натрия 5,744 моль/кг. Определите: а) массовую долю; б) молярную долю (%); в) молярную концентрацию эквивалента вещества,

9. Плотность раствора Н₃РО₄ равна 1,1805 г/см³. Найдите: а) массовую долю (%); б) молярную долю; в) молярную кон центрацию; г) молярную концентрацию эквивалента вещества, если моляльность раствора Н₃РО₄ 4,373 моль/кг.

10. Плотность водного раствора серной кислоты равна 1,235 г/см³. Молярная концентрация серной кислоты 4 моль/л. Определите, а) массовую долю; в) молярную долю; в) моляльность.

11. Плотность водного раствора гидроксида натрия равна 1,357 г/см³. Молярная концентрация гидроксида натрия 11 моль/л. Какова концентрация раствора: а) в массовых долях? б) В молярных долях? в) Какова моляльность раствора?

12. Плотность водного раствора хлорида кальция равна 1,12 г/см³. Молярная концентрация хлорида кальция 4,413 моль/л. Найдите: а) массовую долю; б) молярную долю; в) моляльность; г) молярную концентрацию эквивалента вещества.

13. К воде объемом 200 мл добавлен метиловый спирт массой 50 г и этиловый спирт массой 75 г. Определите молярные доли компонентов.

14. Смешаны этиловый спирт, уксусная кислота и ацетон массой по 100 г каждый. Плотности этих веществ равны соответственно: 0,789, 1,049 и 0,792 г/см³. Вычислите доли компонентов: а) молярные; б) объемные, приняв, что при образовании раствора объем не изменяется.

15. В водном растворе содержится азотная кислота массовой долей 16% и серная кислота массовой долей 40%. Определите молярные доли компонентов.

16. Молярная доля нитрата натрия в растворе равна 0,0503. Определите моляльность и массовую долю нитрата натрия.

17. Аммиачно-воздушная смесь, применяемая для получения нитрозных газов, готовится смешиванием воздуха и аммиака. Определите состав полученной смеси в объемных долях (%), считая, что воздух состоит из 78% азота, 21% кислорода и 1% инертных газов и что на 1 моль аммиака приходится 1,9 моль кислорода.

18. Парциальные давления важнейших составных частей сухого воздуха равны: азота 79 кПа, кислорода 24,27 кПа и инертных газов 0,986 кПа. Вычислите молярные доли компонентов.