Главная страница
Навигация по странице:

  • П р и м е р 3.

  • П р и м е р 6

  • П р и м е р 10

  • СРС 3. Срс растворы. Коллоиднодисперсные системы. Металлы растворы. Свойства разбавленных растворов неэлектролитов


    Скачать 1.18 Mb.
    НазваниеСрс растворы. Коллоиднодисперсные системы. Металлы растворы. Свойства разбавленных растворов неэлектролитов
    АнкорСРС 3.rtf
    Дата24.04.2017
    Размер1.18 Mb.
    Формат файлаrtf
    Имя файлаСРС 3.rtf
    ТипРешение
    #2336
    страница1 из 5
      1   2   3   4   5

    СРС 3. РАСТВОРЫ. КОЛЛОИДНО-ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ. МЕТАЛЛЫ
    1. Растворы. Свойства разбавленных растворов неэлектролитов

    Содержание темы:

    1. Общая характеристика растворов.

    Растворы - ионно-молекулярные дисперсные системы. Процесс растворения, теплота растворения. Растворимость. Равновесие в насыщенном растворе веще­ства и условия его смещения. Способы выражения концентрации растворов. Пересыщенный раствор, кристаллизация вещества из пересыщенного раствора.

    2.Свойства растворов неэлектролитов.

    Давление пара растворов, 1-й закон Рауля. Температуры замерзания и кипения растворов. 2-й закон Рауля.

    Необходимые умения:готовить растворы определенного содержания вещества в растворе; определять по плотности массовую долю растворенного вещества; решать расчетные задачи на способы выражения количественного состава рас­твора; уметь делать пересчеты концентраций от одних способов на другие. Решать расчетные задачи с использованием законов Рауля.
    П р и м е р 1. Вычислите: а) массовую долю растворенного вещества (ω, %);

    б) молярную концентрацию эквивалента (с(1/z)); в) молярность (сМ); г) моляльность (сm); д) титр (Т) раствора H3PO4, полученного при растворении 18 г H3PO4 в 282 см3 воды, если относительная плотность полученного раствора составляет 1,031 г/см3.

    Решение: Концентрацией раствора называется содержание растворенного вещества в

    определенной массе или в определенном объеме раствора или растворителя:

    а) массовая доля растворенного вещества (ω) показывает число граммов (единиц массы) вещества, содержащееся 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. Из формулы:

    ω = m p.в. / m p-pа . 100% = (18/300) •100 = 6 %;

    б) молярная концентрация, или молярность (см), показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 1 дм3 раствора.

    Масса 1 л раствора 1031 г. Масса кислоты в 1 л раствора составит:

    х = 1031•18/300 = 61,86 г.

    Молярность раствора получим делением массы H3PO4 в 1 л раствора на мольную массу H3PO4 (97,99 г/моль):

    сМ = 61,86/97,99 = 0,63 моль/л;

    в) молярная концентрация эквивалента, или нормальность (с(1/z)), показывает число эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора.

    Так как Мэ(H3PO4) = М(H3PO4)/3 = 97,99/3 = 32,66 г/моль, то

    с(1/z(H3PO4))= 61,86/32,66 = 1,89 моль/л;

    г) моляльная концентрация, или моляльность (сm) показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 1000 г растворителя.

    сm = m р.в. . 1000 / М р.в. . m р-ля = 18 . 1000 / 98 . 282 = 0,65 моль/кг;

    д) титром раствора (Т) называется число граммов растворенного вещества содержащихся в 1 см3 раствора. Так как в 1 дм3 раствора содержится 61,86 г кислоты, то Т = 61,86/1000 = 0,06186 г/см3

    П р и м е р 2. Из раствора сахара с массовой долей 15 % выпарили воду массой 60 г, в результате образовался раствор сахара с массовой долей 18 %. Определите массу исходного раствора сахара.

    Решение: Пусть масса исходного раствора - х г, тогда из условия задачи следует, что масса сахара в исходном растворе составит 0,15х г. После выпаривания масса раствора составит (х - 60) г, а масса сахара в этом растворе - 0,18(х - 60) г. Отсюда: 0,15х = 0,18(х - 60); х = 360 г.

    П р и м е р 3. Определите массу раствора NaOH с массовой долей 40 %, которую необходимо добавить к воде массой 600 г для получения раствора NaOH с массовой долей 10 %.

    Решение: Применяем правило "Креста". Массовые доли (%) растворенных веществ в исходных растворах помещают друг под другом в углах квадрата с левой стороны. Массовая доля растворенного вещества в заданном растворе помещается в центре квадрата, а разности между ней и массовыми долями в исходных растворах - на концах диагоналей по правым углам квадрата. Получим:

    40 10

    Таким образом, на 10 массовых единиц раствора NaOH (ω = 40 %) надо взять 30 массовых единиц воды, 10

    то есть смешать их в массовом соотношении 1 : 3 или на 600 г воды следует взять 200 г раствора 0 30

    NaOH.

    П р и м е р 4. Определите массовую долю раствора нитрата серебра, полученного смешением растворов нитрата серебра массами 150 г и 250 г с массовыми долями 20 % и 40 % соответственно.

    Решение: Используя правило смешения получим:

    ω1m1 + ω2m2 = ω3m3, (5.1.3)

    или 20•150 + 40•250 = (150 + 250)ω3; ω3 = 32,5 %.

    П р и м е р 5. Определите массу Na2O, которую нужно добавить к раствору массой 169 г, содержащему NaOH массой 40 г, чтобы массовая доля NaOH в растворе стала равной 0,4.

    Решение:

    Na2O + H2O = 2NaOH

    М(Na2O) = 62 г/моль; М(NaOH) = 40 г/моль.

    Пусть масса Na2O - х г, масса раствора составит (169 + х) г. Тогда в соответствии с реакцией из х г Na2O образуется 80х/62 = 1,29х г NaOH и, следовательно, масса NaOH станет равной (40 + 1,29х) г.

    Откуда:

    ω = mр.в. /mр-ра;

    0,4 = (40 + 1,29x)/(169 + x); х = 31 г.

    П р и м е р 6. Какой объем NH3 (н.у.) необходимо растворить в воде массой 700 г, чтобы получить раствор аммиака с массовой долей 15 %?

    Решение: Искомую величину, т.е. объем аммиака обозначим через x л. Тогда масса аммиака составит 17х/22,4 = 0,76х г (M(NH3) = 17 г/моль). Масса раствора составит по условию задачи:

    (700 + 0,76 x) г или ω = 0,76х/(700+0,76х) = 0,15.

    Откуда: х = 163 л.

    П р и м е р 7. Определите массы SO3 и раствора H2SO4 c массовой долей 49,0 %, необходимые для приготовления раствора серной кислоты массой 450 г с массовой долей 83,3 %.

    Решение: SO3 + H2O = H2SO4

    M(SO3) = 80 г/моль; M(H2SO4) = 98 г/моль.

    Пусть масса SO3 составит х г, тогда масса H2SO4 (ω = 100 %), образующейся по уравнению реакции составит y г, то есть y = 98x/80 = 1,225x г. По правилу смешения и с учетом условия задачи имеем:

    1,225х•100 + (450 - х)49 = 450•83,3.

    Откуда: х = 210 г.

    Следовательно масса SO3 составит 210 г, а масса раствора серной кислоты (ω = 49,0%) составит (450 - 210) = 240 г.

    П р и м е р 8. Определите массу раствора H2SO4 c массовой долей 61,25 %, в котором можно растворить SO3 массой 40 г, чтобы получить раствор H2SO4 c массовой долей 73,50 %.

    Решение: SO3 + Н2О = H2SO4

    M(SO3) = 80 г/моль; M(H2SO4) = 98 г/моль.

    Пусть масса раствора серной кислоты (ω = 61,25 %) будет х г, тогда из уравнения реакции и условия задачи следует, что масса H2SO4 (ω = 100 %) составит 49 г. По правилу смешения получим:

    49•100 + 61,25х = (40 + х) •73,5.

    Откуда: х = 160 г.

    П р и м е р 9. Определите массовую долю (ω, %) CaCl2 в растворе, полученном при растворении CaCl2•6H2O массой 21,9 г в воде объемом 100 см3.

    Решение: М(СaCl2) = 111 г/моль; М(CaCl2•6H2O) = 219 г/моль.

    Из условия задачи следует, что количество кристаллогидрата составит 21,9/219 = 0,1 моль, тогда ν(СaCl2) = ν(CaCl2•6H2O) = 0,1 моль или 0,1•111 = 11,1 г.

    Масса раствора будет равна 100 + 21,9 = 121,9 г.

    Массовая доля хлорида кальция в растворе составит: 11,1/121,9 = 0,09; ω = 9 %.

    П р и м е р 10. Какую массу CuSO4•5H2O необходимо добавить к воде массой 270 г, чтобы получить раствор CuSO4 c массовой долей 10 %?

    Решение: М(СuSO4) = 160 г/моль; М(CaCl2•6H2O) = 250 г/моль.

    Если масса кристаллогидрата составляет x г, то масса сульфата меди(II) будет равна 160х/250 = 0,64 х г. Из условия задачи следует, что масса раствора будет равна (270 + х) г и 0,64х/(270 + х) = 0,10.

    Откуда: х = 50 г CaCl2•6H2O.

    П ри м е р 11. Фосфорный ангидрид, образовавшийся при сжигании фосфора массой 12,4 г вступил в реакцию с 100 см3 раствора KOH c массовой долей 25 % (ρ = 1,28 г/см3). Определите состав образовавшейся соли и ее концентрацию (ω, %).

    Решение:

    1) 4P + 5O2 = 2P2O5

    2) P2O5 + 2KOH + H2O = 2KH2PO4

    3) P2O5 + 4KOH = KH2PO4 + H2O

    4) P2O5 + 6KOH = 2K3PO4 + 3H2O

    M(KOH) = 56 г/моль; М(KH2PO4) = 136 г/моль; M(Р) = 31 г/моль.

    Из условия задачи находим количества KOH и фосфора, они составляют 100•1,28•0,25/56 = 0,57 моль и 12,4/31 = 0,4 моль соответственно. Следовательно, по реакции (1) образуется 0,2 моль P2O5.

    Таким образом, KOH взят в избытке (0,6 моль) и имеет место реакция (2).

    В результате реакции (2) образуются дигидрофосфат калия в количестве 0,2 моль или 0,2•136 = 27,2 г. Общая масса раствора составит 100•1,28 + 12,4 = = 140,4 г и ω = 27,2•100/140,4 = 19,37 % KH2PO4.

    П р и м е р 12. Смесь Fe3O4 и FeO массой 14,8 г растворили в 93,5 см3

    раствора серной кислоты с массовой долей 21 % (ρ = 1,15 г/см3). Определите состав исходной смеси (ω, %).

    Решение:

    1) Fe3O4 + 4H2SO4 = FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O

    2) FeO+ H2SO4 = FeSO4+ H2O

    M(FeO) = 72 г/моль; M(Fe3O4) = 232 г/моль; M(H2SO4) = 98 г/моль.

    Пусть масса Fe3O4 в смеси составит x г, тогда масса оксида железа(II) будет равна (14,8 - x) г. Из уравнения реакции (I) следует, что масса H2SO4 составит 4•98x/232 = 1,69x г, а из уравнения реакции (2) масса H2SO4 составит 98(14,8 - х)/72 = (20,1 - 61,36х) г.

    Из условия задачи масса H2SO4 (ω = 100 %) будет равна 93,5•1,15•0,21 = = 22,6 г или 22,6/98 = 0,23 моль. Тогда 22,6 = 1,69х +20,1 - 1,36х. Откуда х = 7,6 г Fe3O4, масса FeO составит 14,8 - 7,6 = 7,2 г.

    Следовательно: ω = 7,6•100/14,8 = 51,35 % Fe3O4;

    ω = 7,2•100/14,8 = 48,65 % FeO.

    П р и м е р 13. При окислении фосфора раствором азотной кислоты с массовой долей 60 % (ρ = 1,37 г/см3) получена ортофосфорная кислота на нейтрализацию которой потребовалось 25 см3 раствора NaOH с массовой долей 20 % (ρ = 1,28 г/см3), причем образовался дигидрофосфат натрия. Рассчитайте объем азотной кислоты, израсходованный на окисление фосфора.

    Решение:

    1) 3P + 5HNO3 + 2 H2O = 3H3PO4 + 5NO

    2) H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O

    M(NaOH) = 40 г/моль; M(HNO

    3) = 63 г/моль.

    Из условия задачи масса NaOH составит 25•1,28•0,25 = 8 г или 8/40 = = 0,2 моль. Следовательно, по

    уравнению (2) в реакцию с 0,2 моль NaOH вступает 0,2 моль H3PO4. Тогда из уравнения реакции (1) следует, что число молей HNO3 составит 5/3 моль H3PO4, то есть

    5•0,2/3 моль или 5•0,2•63/3 = 21 г, а объем раствора HNO3 (ω = 60 %) составит 21•0,6/1,37 = 25,5 см3.

    П р и м е р 14. Рассчитайте концентрацию серной кислоты в массовых долях (%), если при полном растворении меди в горячем растворе этой кислоты массой 78,4 г, выделился газ, при взаимодействии которого с избытком H2S образуется осадок серы массой 19,2 г. Вычислите массу растворившейся меди, считая, что взаимодействие меди с раствором серной кислоты протекает количественно.

    Решение:

    1) Cu + 2H2SO4 (к) = CuSO4 + SO2↑ + 2H2O

    2) SO2 + 2H2S = 3S↓ + 2 H2O

    M(Cu) = 64 г/моль; M(S) = 32 г/моль; M(H2SO4) = 98 г/моль.

    Из условия задачи определим количество серы, образующейся по реакции (2).

    ν(S) = 19,2/32 = 0,6 моль. Следовательно, количество оксида серы (IV) по реакции (2) составит 0,6/3 = 0,2 моль.

    Из уравнения реакции (1) количество меди составит 0,2 моль или 0,2•64 = = 12,8 г, а количество H2SO4 равно 0,4 моль или 0,4•98 = 39,2 г.

    Тогда ω =39,2•100/78,4 = 50 % H2SO4.

    П р и м е р 15. Сколько л (н.у.) диоксида углерода потребуется для полного насыщения 150 см3 раствора KOH с массовой долей 16 % (ρ = 1,15 г/см3)? Какие реакции сопровождают поглощение CO2?

    Решение:

    1) CO2 + KOH = KHCО3

    2) CO2 + 2KOH = K2CO3 + H2O

    M(KOH) = 56 г/моль.

    По условию задачи взят избыток оксида углерода(IV), следовательно, протекает реакция (1). Масса KOH составит 150•1,15•0,16 = 27,6 г или 27,6/56 = = 0,49 моль. Из уравнения реакции (1) следует, что с 0,49 моль KOH вступает в реакцию 0,49 моль оксида углерода(IV) или 0,49•22,4 = 10,98 л.

    П р и м е р 16. Каким минимальным объемом раствора KOH с массовой долей 20 % (ρ = 1,19 г/см3), можно поглотить весь диоксид углерода, выделенный при полном восстановлении железной окалины (Fe3O4) массой 23,2 г оксидом углерода(II)?

    Решение:

    1) Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2

    2) 3FeO + 3CO = 3Fe + 3 CO2

    или в общем виде

    3) Fe3O4 + 4CO = 3Fe + 4 CO2

    4) KOH + CO2 = KHCO3

    M(Fe3O4) = 232 г/моль; M(KOH) = 56 г/моль.

    По условию задачи количество Fe3O4 составит 23,2/232 = 0,1 моль. Из уравнения реакции (3) следует, что количество диоксида углерода будет равно 0,4 моль. Следовательно, по уравнению реакции (4) количество KOH составит 0,4 моль или 0,4•56 = 22,4 г и объем раствора KOH заданной концентрации составит:

    22,4•100/1,19•20 = 94,12 см3.

    П р и м е р 17. Сернистый газ, полученный при сжигании H2S объемом 61,6 л (н.у.) пропущен через 2,0 л раствора NaOH с массовой долей 10 % (ρ = 1,1 г/см3). Найдите массовую долю (ω, %) полученной соли в растворе.

    Решение:

    1) 2H2S + 3O2 = 2H2O + 2SO2

    2) SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O

    3) SO2 + NaOH = NaHSO3

    M(NaOH) = 40 г/моль; M(Na2SO3) = 126 г/моль; M(SO2) = 64 г/моль.

    По условию задачи количество сероводорода составит 61,6/22,4 = 2,75 моль. Следовательно, по уравнению реакции (1) образуется такое же количество оксида серы (IV) 2,75 моль или 2,75•64 = 176,0 г. Определяем из условия задачи количество NaOH в растворе. Оно составит 2000•1,1•0,1/40 = 5,5 моль, т.е. NaOH дан в избытке и реакция протекает по уравнению (2). Из уравнения реакции (2) следует, что количество сульфита натрия равно количеству оксида серы(IV) и составит 2,75 моль или 2,75•126 = 346,5 г. Общая масса раствора составит 2000•1,1 + 176 = 2376,0 г; ω = 346,5•100/2376,0 = 14,6 %.

    П р и м е р 18. После сжигания смеси H2S c избытком кислорода ее объем уменьшился на 67,2 л. Полученный газ пропустили через 285,7 см3 раствора NaOH с массовой долей 40 % (ρ = 1,40 г/см3). Определите состав образовавшейся соли.

    Решение:

    1) 2H2S + 3O2 = 2H2O + 2SO2

    2) SO2 + NaOH = NaHSO3

    3) SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O

    M(NaOH) = 40 г/моль.

    В избытке кислорода горение сероводорода протекает по реакции (1). Из этого уравнения реакции следует, что изменение объема газа происходит только за счет кислорода, участвующего в реакции (1). Следовательно, количество кислорода, вступающего в эту реакцию, составит 67,2/22,4 = 3 моль и образуется 2•3/3 = 2 моль оксида серы (IV).

    По условию задачи количество NaOH составит 285,7•1,4•0,4/40 = 4 моль. Тогда, соотношение молей

    оксида серы (IV) c NaOH составляет 1: 2, т.е. реакция протекает по уравнению (3) и состав соли Na2SO3.
      1   2   3   4   5
    написать администратору сайта