Главная страница
Навигация по странице:

  • Свойства растворов Пример 1.

  • Ионно-молекулярные (ионные) реакции обмена Пример 1.

    		•

    химия. Методические указания и контрольные задания для студентов заочников инженернотехнических (нехимических)


    Скачать 2.15 Mb.
    НазваниеМетодические указания и контрольные задания для студентов заочников инженернотехнических (нехимических)
    Анкорхимия
    Дата30.08.2022
    Размер2.15 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлахимия.doc
    ТипМетодические указания
    #656347
    страница4 из 16
    1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16

    Пример 3.

    Сколько граммов оксида кальция содержится в 200 мл 0,3 н. раствора? Рассчитайте титр раствора.

    Решение. Молярная концентрация эквивалентов или нормальная концентрация (Сэкв) показывает, сколько молей эквивалентов вещества содержится в 1 литре раствора, ее рассчитывают по формуле, (моль/л):

    Сэкв = .

    Здесь m  масса растворенного вещества, г; Мэкв.  молярная масса эквивалента вещества, г/моль; V  объем раствора, мл.

    Титр раствора (Т) показывает, сколько граммов вещества содержится в 1 мл раствора. Титр раствора связан с нормальной концентрацией соотношением, (г/мл):

    Т = , г/мл,

    Рассчитаем молярную массу эквивалента гидроксида кальция:

    Мэкв.Ca(OH)2 = = 37 г/моль

    и массу Ca(OH)2 в 200 мл раствора по формуле

    Сэкв = .  Мэкв. = = 2,22 мль/л.

    Зная нормальную концентрацию раствора, можно рассчитать его титр:

    Т = = 0,0111 г/мл.

    Задания
    141. Вычислите молярную и нормальную концентрации раствора с массовой долей хлорида кальция 20%, плотность которого 1,178 г/см3. Ответ: 2,1 М; 4,2 н.

    142. Чему равна нормальная концентрация раствора с массовой долей NaOH 30 %, плотность которого 1,328 г/см3? К 1 л этого раствора прибавили 5 л воды. Вычислите массовую долю NaOH в полученнм растворе. Ответ: 9,96 н.; 6.3%.

    143. К 3 л раствора с массовой долей HNO3 10%, плотность которого 1,054 г/см3, прибавили 5 л раствора той же кислоты с массовой долей 2% плотностью 1,009 г/см3. Вычислите массовую долю и молярную концентрации полученного раствора, если считать, что его объем равен 8 л. Ответ: 5,0 %; 0,82 М.

    144. Вычислите нормальную и моляльную концентрации раствора HNO3 с массовой долей 20,8 %, плотность, которого 1,12 г/см3. Сколько граммов кислоты содержится в 4 л этого раствора? Ответ: 3,70 н.; 4,17 м; 931,8 г.

    145. Вычислите молярную, нормальную и моляльную концентрации раствора с массовой долей хлорида алюминия 16 %, плотность которого 1,149 г/см3.

    Ответ: 1,38 М; 4,14 н; 1,43 м.

    146. Сколько и какого вещества останется в избытке, если к 75 см3 0,3 н. раствора H2SO4 прибавить 125 см3 0,2 н. раствора КОН? Ответ: 0,14 г КОН.

    147. Для осаждения в виде AgCl всего серебра, содержащегося в 100 см3 раствора AgNO3, потребовалось 50 см3 0,2 н раствора НСl. Чему равна нормальная концентрация раствора AgNO3? Сколько граммов АgCl выпало в осадок?
    Ответ: 0,1 н; 1,433 г.

    148. Какой объем раствора с массовой долей НСl 20,01% (плотность
    1,100 г/см3) требуется для приготовления 1 л раствора с массовой долей HCl
    10,17 % (плотность 1,050 г/см3)? Ответ: 485,38 см3.

    149. Смешали 10 см3 раствора с массовой долей HNO3 10 % (плотность 1,056 г/см3) и 100 см3 раствора с массовой долей HNO3 30 % (плотность 1,184 г/см3). Вычислите массовую долю HNO3 в полученном растворе. Ответ: 28,38 %.

    150. Какой объем раствора с массовой долей КОН 50 % (плотность
    1,538 г/см3) требуется для приготовления 3 л раствора с массовой долей КОН 6 % (плотность 1,048 г/см3)? Ответ: 245,5см3.

    151. Какой объем раствора с массовой долей карбоната натрия 10 % (плотность 1,105 г/см3) требуется для приготовления 5 л раствора с массовой долей карбоната натрия 2 % (плотность 1,02 г/см3)? Ответ: 923,1 см3.

    162. На нейтрализацию 31 см3 0,16 н. раствора щелочи требуется 217 см3 раствора H2SO3. Чему равны нормальная концентрация и титр раствора H2SO4?

    Ответ: 0,023 н.; 1,12710–3 г/см3.

    153. Какой объем 0,3 н. раствора кислоты требуется для нейтрализации раствора, содержащего 0,32 г NaOH в 40 см3? Ответ: 26,6 см3.

    154. На нейтрализацию I л раствора, содержащего 1,4 г КОН, требуется 50 см3 раствора кислоты. Вычислите нормальную концентрацию раствора кислоты.

    Ответ: 0.53 н.

    155. Сколько граммов HNO3 содержалось в растворе, если на нейтрализацию его потребовалось 35 см3 0,4 н. раствора NaOH? Чему равен титр раствора NaOH? Ответ: 0,882 г, 0,016 г/см3.

    156. Сколько граммов NaNO3 нужно растворить в 400 г воды, чтобы приготовить раствор с массовой долей NaNO3 20 %? Ответ: 100 г.

    157. Смешали 300 г раствора с массовой долей NaCl 20 % и 500 г раствора c массовой долей NaCl 40 %. Чему равна массовая доля NaCl в полученном растворе? Ответ: 32,5%.

    158. Смешали 247 г раствора с массовой долей серной кислоты 62 % и 145 г раствора с массовой долей серной кислоты 18%. Какова массовая доля серной кислоты в полученном растворе после смешения?

    Ответ: 45,72 %.

    159. Из 700 г раствора серной кислоты с массовой долей 60 % выпариванием удалили 200 г воды. Чему равна массовая доля серной кислоты в оставшемся растворе? Ответ: 84 %.

    160. Из 10 кг раствора с массовой долей растворенного вещества 20 % при охлаждении выделилось 400 г соли. Чему равна массовая доля растворенного вещества охлажденного раствора? Ответ 16,7 %.
    Свойства растворов
    Пример 1.

    Вычислите температуры кристаллизации, и кипения раствора с массовой долей сахара C12H22O11 5 %.

    Решение.

    При растворении в растворителе нелетучего вещества давление пара растворителя над раствором уменьшается, что вызывает повышение температуры кипения раствора и понижение температуры его замерзания по сравнению с чистым растворителем. При этом, согласно закону Рауля, повышение температуры кипения (tкип.) и понижение температуры замерзания (tзам.) раствора пропорционально моляльной концентрации раствора:
    Тк = Э · Cm, Тз = К · Сm.

    Здесь Cm  моляльная концентрация раствора (число молей растворенного вещества в 1000 г растворителя); Э  эбуллиоскопическая константа растворителя, град; К  криоскопическая константа растворителя, град.

    Так как молярная концентрация ,

    где m  масса растворенного вещества, г; M  молярная масса растворенного вещества, г/моль; m1  масса растворителя, г, то формулы закона Рауля можно записать следующим образом:

    Тк = , Тз = .

    Эти формулы позволяют определить температуры замерзания и кипения растворов по их концентрации, а также находить молекулярную массу растворенного вещества по понижению температуры замерзания и повышению температуры кипения раствора.

    Для воды криоскопическая константа (К) и эбуллиоскопическая константа (Э) соответственно равны 1,86 и 0,52 град. Молярная масса сахара 342 г/моль. Рассчитаем понижение температуры кристаллизации раствора с массовой долей сахара 5 %:

    Тз = = 0,29 С.

    Вода кристаллизуется при 0 С, следовательно, температура кристал-лизации раствора будет 0  0,29 =  0,29 С.

    Из формулы рассчитываем повышение температуры кипения этого раствора:
    Тк = = 0,06 С.
    Вода кипит при 100 С. Следовательно, температура кипения этого раствора будет 100 + 0,06 = 100,06 С.

    Пример 2.

    Рассчитайте, при какой температуре будет кристаллизоваться раствор, содержащий в 200 г бензола, 12 г нафталина?

    Решение.

    Криоскопическая константа бензола равна 5,10 град. Молярная масса нафталина C10H8 = 128 г/моль. Из формулы понижение температуры замерзания этого раствора
    Тз = = 2,38 С.
    Бензол кристаллизуется при 5,53 С. Таким образом, температура кристаллизации раствора равна: 5,5  2,38 = 2,15 С.
    Пример 3.

    В каком количестве воды следует растворить 20 г глюкозы, чтобы получить раствор с температурой кипения 100,2 С?

    Решение.

    Температура кипения воды 100 С. Повышение температуры кипения раствора Тк = 100,2  100 = 0,2 С. Молярная масса глюкозы
    C6H12O6  180 г/моль.

    Из формулы находим количество воды, в котором нужно растворить 20 г глюкозы, чтобы получить раствор с температурой кипения 100,2 С:

    Тк = , m1 = , = = 289 г.
    Пример 4.

    При растворении 6,9 г глицерина в 500 г воды температура замерзания понизилась на 0,279 С. Определите молярную массу глицерина.

    Решение.

    Для расчета молярной массы глицерина преобразуем формулу и подставим известные величины:

    Тз = . M = = = 92 г/моль.
    Здесь 1,86  криоскопическая константа воды.
    Пример 5.

    Раствор, приготовленный из 1 кг этилового спирта (C2H5OH) и 9 кг воды, залили в радиатор автомобиля. Вычислите температуру замерзания раствора.

    Решение.

    Молярная масса этилового спирта равна 44 г/моль, криоскопическая константа  1,85 град. По формуле находим понижение температуры замерзания раствора:

    Тз = . Тз = = 4,7 С.

    Вода кристаллизируется при 0 С, следовательно, температура кристаллизации раствора этилового спирта будет 0  4,7 =  4,7 С.
    Задания
    161. Раствор, содержащий 0,512 г неэлектролита в 100 г бензола, кристаллизуется при 5,296°С. Температура кристаллизации бензола 5,5 °С. Криоскопическая константа 5,1 град. Вычислите мольную массу растворенного вещества.
    Ответ: 128 г/моль.

    162. Вычислите массовую долю сахара С12Н22О11 в водном растворе, зная температуру кристаллизации раствора (–0,93 °С). Криоскопическая константа воды 1,86 град. Ответ: 14,6 %.

    163. Вычислите температуру кристаллизации раствора мочевины (NH2)2CO, содержащего 5 г мочевины в 150 г воды. Криоскопическая константа воды
    1,86 град.

    164. Раствор, содержащий 3,04 г камфары C10H16O в 100 г бензола, кипит при 80,714 °С. Температура кипения бензола 80,2 °С. Вычислите эбуллиоскопическую константу бензола.

    165. Вычислите массовую долю водного раствора глицерина С3Н5(ОН)3, зная, что этот раствор кипит при 100,39°С. Эбуллиоскопическая константа воды 0,52 град. Ответ: 6,45 %.

    166. Вычислите мольную массу неэлектролита, зная, что раствор, содержащий 2,25 г этого вещества в 250 г воды, кристаллизуется при –0,279°С. Криоскопическая константа воды 1,86 град. Ответ: 60 г/моль.

    167. Вычислите температуру кипения раствора с массовой долей нафталина С10Н8 5 % в бензоле. Температура кипения бензола 80,2 °С. Эбуллиоскопическая константа его 2,57 град. Ответ: 81,25 °С.

    168. Раствор, содержащий 25,65 г некоторого неэлектролита в 300 г воды, кристаллизуется при –0,465 °С. Вычислите мольную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86 град. Ответ: 342 г/моль.

    169. Вычислите криоскопическую константу уксусной кислоты, зная, что раствор, содержащий 3,56 г антрацена С14H10 в 100 г уксусной кислоты, кристаллизуется при 15,718 °С. Температура кристаллизации уксусной кислоты 16,65 °С.

    170. Равные массовые количества камфары С10Н16О и нафталина С10Н8 растворены в одинаковых количествах бензола. Какой из растворов кипит при более высокой температуре?

    171. Температура кристаллизации раствора, содержащего 66,3 г некоторого неэлектролита в 500 г воды, равна –0,558 0С. Вычислите мольную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86 град. Ответ: 442 г/моль.

    172. Сколько граммов анилина C6H5NH2 следует растворить в 50 г этилового эфира чтобы температура кипения раствора была выше температуры кипения этилового эфира на 0.53 0С. Эбуллиоскопическая константа этилового эфира
    2,12 град. Ответ: 1,16 г.

    173. Вычислите температуру кристаллизации раствора с массовой долей этилового спирта C2H5OH 2 %, зная, что криоскопическая константа воды
    1,86 град. Ответ: –0,82 °С.

    174. Сколько граммов мочевины (NH2)2CO следует растворить в 75 г воды, чтобы температура кристаллизации понизилась на 0,465 0C? Криоскопическая константа воды 1,86 град. Ответ: 1,12 г,

    175. Вычислите массовую долю глюкозы С6Н12О6 в водном растворе, зная, что этот раствор кипит при 100,26 0С. Эбуллиоскопическая константа воды
    0,52 град. Ответ: 8,25 %.

    176. Сколько граммов фенола С6Н5ОН следует растворить в 125 г бензола, чтобы температура кристаллизации раствора была ниже температуры кристаллизации бензола на 1,7 0С? Криоскопическая константа бензола 5,1 град.

    Ответ: 3,91 г.

    177. Сколько граммов мочевины (NH2)2CO следует растворить в 250 г воды, чтобы температура кипения повысилась на 0,26 °С? Эбуллиоскопическая константа воды 0,52 град. Ответ: 7,5 г.

    178. При растворении 2,3 г некоторого неэлектролита в 125 г воды температура кристаллизации понижается на 0,372 0С. Вычислите мольную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86 град.

    Ответ: 92 г/моль.

    179. Вычислите температуру кипения водного раствора с массовой долей пропилового спирта C3H7OН 15 %, зная, что эбуллиоскопическая константа воды 0,52 град. Ответ: 101,52 0С.

    180. Вычислите массовую долю метанола CH3OH в воде, температура кристаллизации которого –2,79 °С. Криоскопическая константа воды 1,86 град.
    Ответ: 4,58 %.
    Ионно-молекулярные (ионные) реакции обмена
    Пример 1.

    Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций, протекающих между веществами:
    1. AgNO3 + FeCl3

    2. Na2S + HCl 

    3. HCN + KOH 

    4. Zn(OH)2 + NaOH 
    Решение.

    Реакции в растворах электролитов протекают между ионами, их записывают с помощью ионных уравнений. Большинство этих реакций относят к типу обменных, и сущность их сводится к соединению ионов в молекулы новых веществ. Обязательным условием протекания реакций обмена между электролитами в растворах является образование:

    малорастворимых веществ,

    слабых электролитов,

    газообразных веществ,

    комплексных ионов.

    При составлении ионного уравнения все перечисленные выше вещества пишутся в виде молекул, а сильные электролиты  в виде ионов, независимо от того, в левой или правой частях уравнения они находятся.

    Распишем реакции, приведенные в условии задачи в молекулярном и ионном виде.

    Молекулярное уравнение:
    1. 3AgNO3 + FeCl3 = 3AgCl + Fe(NO3)3.
    Полное ионное уравнение:
    3Ag+ + 3NO + Fe3+ + 3Cl = 3AgCl + 3Fe3+ + 3NO .
    Если из правой и левой частей уравнения исключить одинаковые ионы, то получим краткое ионное уравнение, выражающее суть данной реакции.

    Краткое ионное уравнение:
    3Ag+ + 3Cl = 3AgCl.
    Подобным образом расписываем остальные реакции.
    2. Na2S + 2HCl =2NaCl + H2S.

    2Na+ + S2– + 2H+ + 2Cl– =2Na+ + 2Cl– + H2S.

    2H+ + S2– = H2S.
    3. HCN + KOH = KCN + H2O.

    HCN + K+ + OH = K+ + CN + H2O.

    HCN + OH = CN + H2O.
    4. Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4].

    Zn(OH)2 + 2Na+ + 2OH = 2Na+ + [Zn(OH)4]2.

    Zn(OH)2 + 2OH = [Zn(OH)4]2.
    1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16

    написать администратору сайта