Студопедия — Примеры решения задач. Пример 1.Вычислите: а) массовую долю в процентах (ω %) б) молярную концентрацию (См); в) молярную концентрацию эквивалента вещества (СN); г) моляльную
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Примеры решения задач. Пример 1.Вычислите: а) массовую долю в процентах (ω %) б) молярную концентрацию (См); в) молярную концентрацию эквивалента вещества (СN); г) моляльную






Пример 1. Вычислите: а) массовую долю в процентах (ω; %) б) молярную концентрацию (См); в) молярную концентрацию эквивалента вещества (СN); г) моляльную концентрации (Сm) раствора фосфорной кислоты Н3РО4, полученного при растворении 18 г кислоты в 282 см3 воды, если плотность его 1,031 г/см3. Чему равен титр (Т) этого раствора?

Решение

Дано: m3РО4) = 18 г, V2О) = 282 см3, ρ; = 1,031 г/см3   а) концентрация массовая доля в процентах показывает число граммов (единиц массы) вещества, содержащееся
Найти: ω%, См, СNm, Т   в 100 г (единиц массы) раствора.  

Так как массу 282 см3 воды можно принять равной 282 г, то масса полученного раствора 18 + 282 = 300 г и, следовательно:

 

300 — 18

100 — ω; (%),

 

откуда ω; (%) = 100∙18/300 = 6 (%).

 

б) мольно-объемная концентрация, или молярная концентрация, показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора. Масса 1 л раствора V∙ρ = 1000 ∙ 1,031 = 1031 г. Составляем пропорцию:

 

300 — 18

1031 х,

 

х = 1031∙18/300 = 61,86 (г).

 

Молярную концентрацию раствора получим делением числа граммов Н3РО4 в 1 л раствора на молекулярную массу Н3РО4:

См = 61,86/97,99 = 0,63 М.

 

в) молярная концентрация эквивалента вещества, или нормальность, показывает число моль эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора. Так как 1 моль-эквивалент Н3РО4 = М/3 = 97,99/3 = 32,66 г, то:

 

СN = 61,86/32,66 = 1,89 н.

 

г) мольно-весовая концентрация, или моляльность, показывает число грамм-молекул растворенного вещества, содержащихся в 1000 г растворителя. Массу Н3РО4 в 1000 г растворителя находим из соотношения:

282 — 18

1000 — х

 

х = 1000∙18/282 = 68,83 (г).

Отсюда:

Сm = 63,83/97,99 = 0,65 (моль/1000 г)

 

д) титром раствора называется количество граммов растворенного вещества в 1 см3 (мл) раствора. Так как в 1 л раствора содержится 61,86 г кислоты, то:

Т = 61,86/1000 = 0,06186 (г/см3).

 

Зная нормальность раствора и молярную массу эквивалента растворенного вещества, титр легко найти по формуле:

 

Т = Сн ∙ Мэ(х) /1000.

 

Ответ. ω; %= 6%, См =0,63 М; Сm = 0,65 моль/1000 г, Т = 0,06186 г/см3 [3].

Пример 2. На нейтрализацию 50 см3 раствора кислоты израсходовано 25 см3 6,5 н раствора щелочи. Чему равна нормальность раствора кислоты?

Решение

Дано: V1 = 50 см3, V2 = 25 см3, СN2 = 6,5 н Так как вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных количествах, то растворы равной нормальности реагируют в равных объемах. Объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их нормальностям, т. е.:  
Найти: СN1  

 

V1/ V2 = СN2/ СN1, или V1 ∙ CN1 = V2 ∙ СN2;

50 ∙ СN1 = 25 ∙ 0,5, откуда СN1 = 25∙0,5/50 = 0,25 (н).

 

Ответ. СN1 = 0,25 н.

Пример 3. К 1 л 10%-ного раствора КОН (ρ1 = 1,092 г/см3) прибавили 0,5 л 5%-ного раствора КОН (ρ2 = 1,045 г/см3). Объем смеси довели до 2 л. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора.

Решение

 

Дано: V1 = 1 л, ω1 % = 10 %, ρ1 = 1,092 г/см3 , V2 = 0,5 л, ω2 % = 5 %, ρ2 = 1,045 г/ см3 , V3 = 2 л Масса одного литра 10 %-ного раствора КОН 1092 г. В этом растворе содержится КОН   1092∙10/100 = 109,2 г.
Найти: СМ

Масса 0,5 л 5%-ного раствора 1045∙0,5 = 522,5 г. В растворе содержится КОН:

522,5∙5/100 = 26,125 г.

 

В общем объеме полученного раствора (2 л) масса КОН составляет 109,2 +26,125 = 135,325 г. Отсюда молярность этого раствора:

 

См = 135,325/2∙56,1 = 1,2 М.

 

где 56,1 – молярная масса КОН.

 

Ответ. См = 1,2 М.

 

Пример 4. Рассчитайте, сколько нужно взять граммов безводной соли K2CrO4 и какой объем воды для приготовления 300 мл 6 % раствора K2CrO4 (r6% (K2CrO4) = 1,048 г/см3).

Решение

Дано: ω;B = 0,06 K2CrO4 Vр-ра =300 мл ρ;р-ра = 1,048 г/см3 ρ;воды ≈ 1 г/см3 Найти: m B Vводы Находим массу 300 мл 6 % раствора K2CrO4 mр-ра = Vр-ра · ρ;р-ра = 300 1,048 = 314,4 г Масса растворенного вещества равна произведению массы раствора на массовую долю растворенного вещества. Находим массу безводной соли K2CrO4 m B = ω;B · mр-ра = 0,06 314,4 = 18,86 г Находим массу воды m воды = mр-ра - m B = 314,4 – 18,86 = 295,54 г Vводы = m воды/ ρ;воды = 295,54 мл.
Ответ. Масса соли равна 18,86, объем воды 295,54 мл.

Пример 5. Определите массу (г) кристаллогидрата сульфата меди состава CuSO4 . 5H2O и объем (мл) воды, необходимые для приготовления 150 мл 10%-ного раствора при комнатной температуре (r р-ра = 1,11 г/см3).

Если для приготовления раствора используют не безводное вещество, а его кристаллогидрат В . n H2O, то следует учитывать при расчетах воду, которая входит в состав кристаллогидрата (кр). Массу кристаллогидрата m кр определяют по формуле

m кр = m B · М кр/ М B, (2.5)

где М кр – молярная масса кристаллогидрата;

m B − расчетная масса вещества в растворе заданного состава.

Определение массы воды m воды, которую необходимо добавить к рассчитанной массе кристаллогидрата для получения раствора заданного состава с массой m (р), проводят по формуле m воды= m (р) - m кр.

 

Решение

Дано: V р-ра= 150 мл ω;(CuSO4) = 0,1 М кр = 250 г/моль М (CuSO4) = 160 г/моль ρ;р-ра = 1,11 г/см3 ρ;воды ≈ 1 г/см3 Найти: m кр V воды Находим массу раствора mр-ра = Vр-ра · ρ;р-ра=150 1,11 = 166,5 г Рассчитываем массу кристаллогидрата m кр = mВ (CuSO4) · М кр / М (CuSO4) = = ω;(CuSO4) · m р-ра · М кр/ М (CuSO4) = = 0,1·166,5·250 / 160 = 26,02 г Определяем объем воды V воды = mводы / ρ;воды = = (m р-ра - m кр)/ ρ;воды = (166,5 - 26,02) / 1 = = 140,48 мл
Ответ. Для приготовления раствора CuSO4 надо взять 26,02 г кристаллогидрата состава CuSO4 . 5H2O и 140,48 мл воды.

Пример 6. Какой объем 96%-ной кислоты, плотность которой 1,84 г/см3, потребуется для приготовления 3 л 0,4 н раствора?

Решение

Дано: ω;1% = 96% ρ; = 1,84 г/см3 V 2 = 3 л С N = 0,4 н   Молярная масса эквивалента H2SO4 == М/2 = 98,08/ 2 = 49,04 г. Для приготовления 3 л 0,4 н раствора требуется 49,04 ∙ 0,4 ∙ 3 = 58,848 г H24. Масса 1 см3 96 %-ной кислоты 1,84 г. В этом растворе содержится Н2SO4:
Найти: V 1

 

1,84 ∙ 96/100 = 1,766 г.

 

Следовательно, для приготовления 3 л 0,4 н. раствора надо взять этой кислоты:

 

58,848 /1,766 = 33,32 (см3).

 

Ответ. V1 = 33,32 см3.

Пример 7. Определите водородный показатель рН в 0,006М растворе серной кислоты при 25 °С.

Решение

Дано: с B = 0,006 моль/л   Найти: рН Полная диссоциация серной кислоты: H2SO4 = SO42– + 2H+, pH<7 Из одного моля серной кислоты образуется два моля ионов водорода, поэтому [H+] = 2· с B pH = –lg [H+] = –lg(2· с B) = –lg(2·0,006) = 1,92
Ответ. 0,006М раствор H2SO4 имеет рН 1,92.

Пример 8. Определите концентрацию (моль/л) ионов H+ в растворе, если pH среды равен 12,7.

Решение

По определению pH = –lg [H+]. Поэтому [H+] = 10–pH. Следовательно, в данном случае [H+] = 10–12,7 = 2·10–13.

Ответ. 2·10–13 моль/л

 

Пример 9. Найдите степень диссоциации сероводородной кислоты по первой ступени в 0,1 М растворе, если K а(I) = 1,1×10–7.

 

Решение

По первой ступени сероводородная кислота диссоциирует следующим образом: H2S D H+ + HS-. Так как константа диссоциации H2S очень мала, можно использовать упрощенное выражение закона разбавления Оствальда (4).

Отсюда a = (K а(I) / С)1/2 = (1,1×10–7 / 0,1)1/2» 1,05×10–3 или 0,105%.

Ответ.a = 0,015%.

Пример 10. Раствор, содержащий 11,04 г глицерина в 800 г воды, кристаллизируется при температуре минус 0,279 oС. Вычислить молекулярную массу глицерина.

 

Дано: m = 11,04 г, mр-ля = 800 г, tк . = – 0,279 oС.   Решение Для воды криоскопическая и эбулиоскопическая постоянные соответственно равны 1,86 кг∙K /моль и 0,52 кг∙K /моль. Температура кристаллизации чистой воды 0 OС, следовательно, понижение температуры кристаллизации: Δtк = 0 – (– 0,279) = 0,279 (oС). Масса глицерина m (г), приходящаяся на 1000 г воды,
Найти: М

 

m/mр-ря = 11,04 ∙ 1000/800 = 13,8.

Подставляем в уравнение данные,

М = Кк ∙ m/(mр-ря ∙Δt),

вычисляем молекулярную массу глицерина:

М = 1,86 ∙ 13,8/0,279 = 92 (г/моль).

Ответ. М = 92 г/моль.

Пример 11. Вычислить температуры кристаллизации и кипения 2%-го водного раствора глюкозы С6Н12О6.

Решение

 

Дано: ω;% = 2 % глюкоза С6Н12О6. Для воды криоскопическая и эбулиоскопическая постоянные соответственно равны 1,86 кг∙K /моль и 0,52 кг∙K /моль. Понижение температуры кристаллизации 2 %-го раствора: Δ t к = 1.86 ∙ 2 1000/(180 ∙ 98) = 0,21 (oС).  
Найти: t кип. t к.

Вода кристаллизируется при температуре 0 oС следовательно, температура кристаллизации раствора tк . = –0,21 0С.

Повышения температуры кипения 2%-ного раствора С6Н12О6:

 

Δt кип = 0,52 ∙ 2 ∙ 1000/(180 ∙ 98) = 0,06 (oС).

 

Вода кипит при температуре 100 0С, следовательно, температура кипения этого раствора tкип = 100+ 0,06 = 100,06 oС.

 

Ответ. tкип . = 100,06 oС, tк = – 0,21 oС.

Пример 12. Раствор, содержащий 1,22 г бензойной кислоты С6Н5СООН в 100 г сероуглерода, кипит при температуре 46,529 oС. Температура кипения сероуглерода 46,3 oС. Вычислить эбуллиоскопическую константу сероуглерода.

Решение

Дано: m = 1.22 г, m1 = 100 г, tкип . =46,529 oС, tкип.1 = 46,3 oС.   Повышение температуры кипения:   Δtкип = 46,529– 46,3 = 0,229 (oС).   Один моль бензойной кислоты 122 г/моль. Из формулы находим эбуллиоскопическую константу: Кэ = Δt∙ Сm = 0.229 ∙ 122∙100/1,22∙1000 = = 2,29 (кг∙K /моль).
Найти: Кэ

Ответ. Кэ = 2,29 кг∙K /моль.

 

Пример 13. Вычислить процентную концентрацию водного раствора мочевины (NH2)2CO, зная, что температура кристаллизации этого раствора равна минус 0,465 oС.

Решение

Дано: tк ((NH2)2CO) = – 0.465 oC     Температура кристаллизации чистой воды 0 oС, следовательно, Δt = (–0,465) = 0,465 oC. Зная, что молярная масса мочевины 60 г/моль, находим массу m (г) растворенного вещества, приходящуюся на 1000 г воды
Найти: ω;%

 

m/m1 = ΔtкM /Kк = 0.465 ∙ 60/1,86 = 15.

 

Общий вес раствора, содержащего 15 г мочевины, составляет 1000+15=1015 г. Процентное содержание мочевины в данном растворе находим из соотношения:

В 1015 г раствора – 15 г вещества;

В100 г раствора – х г вещества;

х =1,48 %.

Ответ. ω;% = 1,48 %.

Пример 14. Произведение растворимости MgS при 25 оС равно 2,0×10–15. Образуется ли осадок MgS при смешении равных объемов 0,004 н. раствора Mg(NO3)2 и 0,0006 н. раствора Na2S? Степени диссоциации этих электролитов принять равными 1.

Решение

Считаем, что при смешении равных объемов растворов двух солей объем суммарного раствора увеличился вдвое. Следовательно, концентрации обеих солей уменьшились в два раза. Поэтому СN (Mg(NO3)2) = 0,002 моль-экв/л, а С N(Na2S) = 0,0003 моль-экв/л. Для определения концентрации ионов необходимо молярную концентрацию эквивалента перевести в молярную концентрацию: СМ (Mg(NO3)2) = СN · f э = 0,002/2 = 0,001=10–3моль/л, СМ (Na2S)= СN · f э = 0,003/2 = 0,00015 = 1,5×10–4 моль/л.

В соответствии с уравнением диссоциации Mg(NO3)2 = Mg2++2NO3-, концентрация СМ (Mg2+) = 10–3моль/л. Концентрация СМ (S2-)=1,5×10–4моль/л, согласно уравнению диссоциации Na2S = 2Na++S2-. Так как ПР(MgS) = [Mg2+][S2-] = 2×10–15, то произведение концентраций СМ (Mg2+СМ (S2-) = 10–3 × 1,5×10–4 = 1,5×10–7 > ПР, поэтому осадок MgS будет выпадать.

Ответ. Осадок MgS будет выпадать.

 

Пример 15. Вычислить константу гидролиза K г, степень гидролиза aг и рН 0,1 М раствора NH4Cl. Константа диссоциации слабого основания K О(NH4OH) = 1,77×10–5.

Решение

Соль NH4Cl (слабого основания и сильной кислоты) подвергается гидролизу по катиону: NH4+ + H2O D NH4OH + H+. Находим значение константы гидролиза:

K г = K В/ K О(NH4OH) = 10–14/(1,77×10–5) »5,56×10–10.

Так как значение K г мало, то a г<< 1. Тогда: aг = (K г/ С)1/ 2= (5,56×10–10 / 0,1)1/2» 7,46×10–5. Следовательно, концентрация ионов

[H+] = aг C = 7,46×10–5 × 0,1 = 7,46×10–6 и

рН = –lg [H+] = –lg (7,46×10–6)» 5,13.

Ответ. K г»5,56×10–10, aг» 7,46×10–5, рН» 5,13.

Пример 16. Вычислить степень гидролиза ацетата калия в 0,1М растворе и раствора.

Решение

Дано: С = 0,1 М СН3СООК   Уравнение гидролиза: СН3СОО + Н2О ↔СН3СООН + ОН; Кг = Кв / Кк = 10-14/(1,8 ∙ 10-5) = 5,56 ∙ 10-10;
Найти: степень гидролиза a и рН раствора

теперь найдем степень гидролиза:

 

a = √ Кг = √5,56 ∙10-10/0,1 = 7,5∙10-5

[ОН-] = a С = 7,5 ∙10-5 ∙ 0,1 = 7,5 ∙10-6 ;

 

следовательно:

 

pОН = – lg [ОН- ] = – lg(7,5∙10-6) = 5,12;

 

отсюда:

= 14 – pОН =14 – 5,12 = 8,88;

 

Ответ. Степень гидролиза β; =7,5∙10-5, = 8,88.







Дата добавления: 2015-12-04; просмотров: 253. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Методы анализа финансово-хозяйственной деятельности предприятия   Содержанием анализа финансово-хозяйственной деятельности предприятия является глубокое и всестороннее изучение экономической информации о функционировании анализируемого субъекта хозяйствования с целью принятия оптимальных управленческих...

Образование соседних чисел Фрагмент: Программная задача: показать образование числа 4 и числа 3 друг из друга...

Шрифт зодчего Шрифт зодчего состоит из прописных (заглавных), строчных букв и цифр...

Этапы и алгоритм решения педагогической задачи Технология решения педагогической задачи, так же как и любая другая педагогическая технология должна соответствовать критериям концептуальности, системности, эффективности и воспроизводимости...

Понятие и структура педагогической техники Педагогическая техника представляет собой важнейший инструмент педагогической технологии, поскольку обеспечивает учителю и воспитателю возможность добиться гармонии между содержанием профессиональной деятельности и ее внешним проявлением...

Репродуктивное здоровье, как составляющая часть здоровья человека и общества   Репродуктивное здоровье – это состояние полного физического, умственного и социального благополучия при отсутствии заболеваний репродуктивной системы на всех этапах жизни человека...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.015 сек.) русская версия | украинская версия