Was sind Lösungen und welche Eigenschaften haben chemische Verbindungen und mechanische Mischungen?

Was bestimmt den thermischen Effekt der Auflösung?

Was ist Löslichkeit und wovon hängt sie ab?

Welche Konzentration hat eine Lösung? Geben Sie die Definition von Prozent, Mol, Moläquivalentkonzentration und Molkonzentration sowie Molenbruch an.

Definiere das Gesetz von Raoult.

Welche Konsequenzen hat das Gesetz von Raoult?

Was sind kryoskopische und ebullioskopische Lösungsmittelkonstanten?

Literatur.

Korovin N.V. Allgemeine Chemie.- M.: Höher. Schule, 2002. Kap. 8, § 8.1.

Glinka N.L. Allgemeine Chemie.- M.: Integral-Press, 2002, Kap. 7,

1.6. Beispiele für Problemlösungen

Beispiel 1. Beim Auflösen von 10 g Kaliumnitrat (KNO 3) in 240 g Wasser sank die Temperatur der Lösung um 3,4 Grad. Bestimmen Sie die Lösungswärme von Salz. Die spezifische Wärmekapazität (ssp) der Lösung beträgt 4,18 J/g. ZU.

Lösung:

1. Finden Sie die Masse der resultierenden Lösung (m):

m = 10 + 240 = 250 (g).

2. Bestimmen wir die von der Lösung aufgenommene Wärmemenge:

Q=m. Gericht. T

Q=250. 4.18. (-3,4) \u003d - 3556,4 J \u003d - 3,56 kJ.

3. Wir berechnen die Wärmemenge, die beim Auflösen von einem Mol KNO 3 absorbiert wird, d.h. seine Auflösungswärme (die Molmasse von KNO 3 beträgt 101 g/mol):

Wenn 10 g Salz gelöst werden, werden 3,56 kJ absorbiert

beim Auflösen von 101 g Salz --------- x,

x = = 35,96 kJ

Antworten: Die Auflösungswärme von KNO 3 beträgt 35,96 kJ/mol.

Lösung:

1. Wir finden die Gewichtsmenge an Schwefelsäure, die in 1 Liter einer 17,5% igen Lösung enthalten ist:

a) Finden Sie die Masse eines Liters (1000 ml) der Lösung:

m =  . V = 1,12 . 1000 = 1120g;

b) finde das Gewicht der Schwefelsäure:

100 g Lösung enthalten 17,5 g H 2 SO 4;

in 1120 g Lösung - x,

2. Wir finden den Titer der Lösung; Dazu ist es notwendig, das Gewicht der in einem bekannten Lösungsvolumen enthaltenen Säure durch das Volumen der Lösung, ausgedrückt in Millilitern, zu dividieren:

T = = 0,196 g/ml.

3. Finden Sie die molare Konzentration der Lösung; dazu ist es notwendig, die in 1 Liter Lösung enthaltene Gewichtsmenge Säure durch die Molmasse (MH 2 SO 4), 98 g / mol, zu teilen:

2 mol/l.

4. Finden Sie die molare Konzentration des Lösungsäquivalents; Dazu ist es notwendig, die in 1 Liter Lösung (196 g) enthaltene Gewichtsmenge an Säure durch die äquivalente Masse (EH 2 SO 4) zu teilen.

Die äquivalente Masse von H 2 SO 4 ist gleich seiner Molmasse dividiert durch die Anzahl der Wasserstoffatome:

Daher ist C eq = = 4 Moleq / l.

Die molare Konzentration des Äquivalents kann auch mit der Formel berechnet werden

.

5. Wir berechnen die Molalität der Lösung; Dazu ist es notwendig, die Anzahl der Säuremole zu finden, die in 1000 g Lösungsmittel (Wasser) enthalten sind.

Aus früheren Berechnungen (siehe Absatz 3) ist bekannt, dass 1120 g (1 l) der Lösung 196 g oder 2 Mol H 2 SO 4 enthalten, also Wasser in einer solchen Lösung:

1120 - 196 = 924

Wir machen einen Anteil:

924 g Wasser machen 2 Mol H 2 SO 4 aus

pro 1000 g Wasser - x.

C m \u003d x \u003d \u003d 2,16 mol / 1000 g Wasser.

Antworten: T = 0,196 g/ml; = 2 mol/l; Ceq = 4 Moleq/l;

Mit m = 2,16 mol/1000 g Wasser.

Beispiel 3 Wie viele Milliliter einer 96% igen Lösung von H 2 SO 4 ( \u003d 1,84 g / cm 3) werden benötigt, um 1 Liter seiner Lösung mit einer Moläquivalentkonzentration von 0,5 herzustellen?

Lösung.

1. Wir berechnen die Gewichtsmenge an H 2 SO 4 , die erforderlich ist, um 1 Liter einer Lösung mit einer Moläquivalentkonzentration von 0,5 herzustellen (das Schwefelsäureäquivalent beträgt 49 g):

1000 ml einer 0,5 N Lösung enthalten 49. 0,5 \u003d 24,5 g H 2 SO 4.

2. Wir bestimmen die Gewichtsmenge der anfänglichen (96% th) Lösung, die 24,5 g H 2 SO 4 enthält:

100 g Lösung enthalten 96 g H 2 SO 4,

in x g Lösung - 24,5 g H 2 SO 4.

x == 25,52 g

3. Ermitteln Sie das erforderliche Volumen der Ausgangslösung, indem Sie die Gewichtsmenge der Lösung durch ihre Dichte () dividieren:

V = = 13,87 ml.

Antworten: Um 1 l einer Schwefelsäurelösung mit einem molaren Konzentrationsäquivalent von 0,5 herzustellen, benötigen Sie 13,87 ml einer 96% igen Lösung von H 2 SO 4.

Beispiel 4 Eine aus 2 kg (m) Ethylalkohol und 8 kg (g) Wasser hergestellte Lösung wurde in einen Autokühler gegossen. Berechnen Sie den Gefrierpunkt der Lösung. Die kryoskopische Konstante von Wasser K to ist gleich 1,86.

Lösung.

1. Wir finden die Abnahme des Gefrierpunkts der Lösung unter Verwendung der Folgerung aus dem Gesetz von Raoult:

t s \u003d K bis C m \u003d K bis .

Die Molmasse von C 2 H 5 OH beträgt 46 g / mol, daher

T s \u003d 1,86 \u003d 10,1 ° C.

2. Finden Sie den Gefrierpunkt der Lösung:

Ts \u003d 0 - 10,1 \u003d - 10,1 ° C.

Antworten: die Lösung gefriert bei einer Temperatur von -10,1 o C.

2.10.1. Berechnung der relativen und absoluten Massen von Atomen und Molekülen

Die relativen Massen von Atomen und Molekülen werden mit dem D.I. Mendelejew-Werte der Atommassen. Gleichzeitig werden bei Berechnungen zu Bildungszwecken die Werte der Atommassen der Elemente normalerweise auf ganze Zahlen gerundet (mit Ausnahme von Chlor, dessen Atommasse mit 35,5 angenommen wird).

Beispiel 1 Relative Atommasse von Calcium Und r (Ca) = 40; relative Atommasse von Platin und r (Pt) = 195.

Die relative Masse eines Moleküls errechnet sich aus der Summe der relativen Atommassen der Atome, aus denen dieses Molekül besteht, unter Berücksichtigung der Menge ihrer Substanz.

Beispiel 2. Relative Molmasse von Schwefelsäure:

Mr (H 2 SO 4) \u003d 2A r (H) + AR (S) + 4A r (O) \u003d 2 · 1 + 32 + 4· 16 = 98.

Die absoluten Massen von Atomen und Molekülen erhält man, indem man die Masse von 1 Mol einer Substanz durch die Avogadro-Zahl dividiert.

Beispiel 3. Bestimmen Sie die Masse eines Calciumatoms.

Lösung. Die Atommasse von Calcium ist And r (Ca)=40 g/mol. Die Masse eines Calciumatoms ist gleich:

m (Ca) \u003d A r (Ca) : N A \u003d 40: 6,02 · 10 23 = 6,64· 10 -23 Jahre

Beispiel 4 Bestimmen Sie die Masse eines Moleküls Schwefelsäure.

Lösung. Die Molmasse von Schwefelsäure ist M r (H 2 SO 4) = 98. Die Masse eines Moleküls m (H 2 SO 4) ist:

m (H 2 SO 4) \u003d Herr (H 2 SO 4) : N A \u003d 98: 6,02 · 10 23 = 16,28· 10 -23 Jahre

2.10.2. Berechnung der Materiemenge und Berechnung der Anzahl atomarer und molekularer Teilchen aus bekannten Massen- und Volumenwerten

Die Menge eines Stoffes wird bestimmt, indem seine in Gramm ausgedrückte Masse durch seine atomare (molare) Masse dividiert wird. Die Menge einer Substanz im gasförmigen Zustand bei n.o. wird ermittelt, indem ihr Volumen durch das Volumen von 1 mol Gas (22,4 l) geteilt wird.

Beispiel 5 Bestimme die Menge an Natriumsubstanz n(Na) in 57,5 ​​g metallischem Natrium.

Lösung. Die relative Atommasse von Natrium ist Und r (Na)=23. Die Menge eines Stoffes erhält man, indem man die Masse des metallischen Natriums durch seine Atommasse dividiert:

n(Na)=57,5:23=2,5 mol.

Beispiel 6 . Bestimmen Sie die Menge an Stickstoffsubstanz, wenn ihr Volumen bei n.o. beträgt 5,6 Liter.

Lösung. Die Menge an Stickstoffsubstanz n(N 2) wir finden, indem wir sein Volumen durch das Volumen von 1 mol Gas (22,4 l) teilen:

n(N 2) \u003d 5,6: 22,4 \u003d 0,25 mol.

Die Anzahl der Atome und Moleküle in einer Substanz wird bestimmt, indem die Anzahl der Atome und Moleküle in der Substanz mit der Avogadro-Zahl multipliziert wird.

Beispiel 7. Bestimmen Sie die Anzahl der Moleküle, die in 1 kg Wasser enthalten sind.

Lösung. Die Menge an Wassersubstanz wird ermittelt, indem man ihre Masse (1000 g) durch die Molmasse (18 g / mol) dividiert:

n (H 2 O) \u003d 1000: 18 \u003d 55,5 mol.

Die Anzahl der Moleküle in 1000 g Wasser beträgt:

N (H 2 O) \u003d 55,5 · 6,02· 10 23 = 3,34· 10 24 .

Beispiel 8. Bestimmen Sie die Anzahl der Atome, die in 1 Liter (n.o.) Sauerstoff enthalten sind.

Lösung. Die Menge an Sauerstoffsubstanz, deren Volumen unter normalen Bedingungen 1 Liter beträgt, ist gleich:

n (O 2) \u003d 1: 22,4 \u003d 4,46 · 10 -2 mol.

Die Anzahl der Sauerstoffmoleküle in 1 Liter (N.O.) beträgt:

N (O 2) \u003d 4,46 · 10 -2 · 6,02· 10 23 = 2,69· 10 22 .

Zu beachten ist, dass am 26.9 · 10 22 Moleküle sind in 1 Liter eines beliebigen Gases bei n.o. enthalten. Da das Sauerstoffmolekül zweiatomig ist, ist die Anzahl der Sauerstoffatome in 1 Liter doppelt so groß, d.h. 5.38 · 10 22 .

2.10.3. Berechnung der durchschnittlichen Molmasse des Gasgemisches und des Volumenanteils
die darin enthaltenen Gase

Die mittlere Molmasse eines Gasgemisches errechnet sich aus den Molmassen der konstituierenden Gase dieses Gemisches und deren Volumenanteilen.

Beispiel 9 Unter der Annahme, dass der Gehalt (in Volumenprozent) an Stickstoff, Sauerstoff und Argon in der Luft 78, 21 bzw. 1 beträgt, berechne die durchschnittliche Molmasse von Luft.

Lösung.

M Luft = 0,78 · M r (N 2) + 0,21 · M r (O 2) + 0,01 · Mr (Ar) = 0,78 · 28+0,21· 32+0,01· 40 = 21,84+6,72+0,40=28,96

Oder etwa 29 g/mol.

Beispiel 10. Das Gasgemisch enthält 12 l NH 3 , 5 l N 2 und 3 l H 2 , gemessen bei n.o. Berechnen Sie die Volumenanteile der Gase in diesem Gemisch und seine durchschnittliche Molmasse.

Lösung. Das Gesamtvolumen des Gasgemisches beträgt V = 12 + 5 + 3 = 20 l. Volumenanteile j von Gasen sind gleich:

φ(NH 3 ) = 12:20 = 0,6; φ(N 2) = 5:20 = 0,25; φ(H 2) = 3:20 = 0,15.

Die mittlere Molmasse errechnet sich aus den Volumenanteilen der konstituierenden Gase dieses Gemisches und deren Molmassen:

M=0,6 · M (NH3) + 0,25 · M(N2)+0,15 · M (H 2) \u003d 0,6 · 17+0,25· 28+0,15· 2 = 17,5.

2.10.4. Berechnung des Massenanteils eines chemischen Elements in einer chemischen Verbindung

Der Massenanteil ω eines chemischen Elements ist definiert als das Verhältnis der Masse eines Atoms eines gegebenen Elements X, das in einer gegebenen Masse eines Stoffes enthalten ist, zur Masse dieses Stoffes m. Der Massenanteil ist eine dimensionslose Größe. Sie wird in Bruchteilen einer Einheit ausgedrückt:

ω(X) = m(X)/m (0<ω< 1);

oder in Prozent

ω(X),%= 100 m(X)/m (0%<ω<100%),

wobei ω(X) der Massenanteil des chemischen Elements X ist; m(X) ist die Masse des chemischen Elements X; m ist die Masse des Stoffes.

Beispiel 11 Berechnen Sie den Massenanteil von Mangan in Mangan(VII)oxid.

Lösung. Die Molmassen der Substanzen sind gleich: M (Mn) \u003d 55 g / mol, M (O) \u003d 16 g / mol, M (Mn 2 O 7) \u003d 2 M (Mn) + 7 M (O) \u003d 222g/Mol. Daher ist die Masse von Mn 2 O 7 mit der Stoffmenge 1 mol:

m(Mn 2 O 7) = M(Mn 2 O 7) · n(Mn207) = 222 · 1= 222

Aus der Formel Mn 2 O 7 folgt, dass die Stoffmenge an Manganatomen doppelt so groß ist wie die Stoffmenge an Manganoxid (VII). Meint,

n(Mn) \u003d 2n (Mn 2 O 7) \u003d 2 mol,

m(Mn)= n(Mn) · M(Mn) = 2 · 55 = 110 g.

Somit ist der Massenanteil von Mangan in Mangan(VII)-oxid:

&ohgr;(X) = m(Mn): m(Mn 2 O 7 ) = 110:222 = 0,495 oder 49,5 %.

2.10.5. Bestimmung der Formel einer chemischen Verbindung anhand ihrer elementaren Zusammensetzung

Die einfachste chemische Formel eines Stoffes wird anhand der bekannten Werte der Massenanteile der Elemente bestimmt, aus denen dieser Stoff besteht.

Angenommen, es gibt eine Probe einer Substanz Na x P y O z mit einer Masse m o g. Überlegen Sie, wie ihre chemische Formel bestimmt wird, wenn die Mengen der Substanz der Atome der Elemente, ihre Massen oder Massenanteile in der bekannten Masse von Die Substanz ist bekannt. Die Formel einer Substanz wird durch das Verhältnis bestimmt:

x:y:z = N(Na) : N(P) : N(O).

Dieses Verhältnis ändert sich nicht, wenn jeder seiner Terme durch die Zahl von Avogadro geteilt wird:

x: y: z = N(Na)/NA: N(P)/NA: N(O)/NA = ν(Na) : ν(P) : ν(O).

Um also die Formel eines Stoffes zu finden, ist es notwendig, das Verhältnis zwischen den Stoffmengen von Atomen in derselben Masse eines Stoffes zu kennen:

x: y: z = m(Na)/M r (Na) : m(P)/M r (P) : m(O)/M r (O).

Wenn wir jeden Term der letzten Gleichung durch die Masse der Probe m o dividieren, erhalten wir einen Ausdruck, mit dem wir die Zusammensetzung der Substanz bestimmen können:

x: y: z = ω(Na)/M r (Na) : ω(P)/M r (P) : ω(O)/M r (O).

Beispiel 12. Die Substanz enthält 85,71 Gew.-%. % Kohlenstoff und 14,29 Gew.-%. % Wasserstoff. Seine Molmasse beträgt 28 g/mol. Bestimmen Sie die einfachsten und wahren chemischen Formeln dieser Substanz.

Lösung. Das Verhältnis zwischen der Anzahl der Atome in einem C x H y -Molekül wird bestimmt, indem die Massenanteile jedes Elements durch seine Atommasse dividiert werden:

x: y \u003d 85,71 / 12: 14,29 / 1 \u003d 7,14: 14,29 \u003d 1: 2.

Die einfachste Formel eines Stoffes ist also CH 2. Die einfachste Formel eines Stoffes stimmt nicht immer mit seiner wahren Formel überein. Dabei entspricht die Formel CH 2 nicht der Wertigkeit des Wasserstoffatoms. Um die wahre chemische Formel zu finden, müssen Sie die Molmasse einer bestimmten Substanz kennen. In diesem Beispiel beträgt die Molmasse des Stoffes 28 g/mol. Teilen wir 28 durch 14 (die Summe der Atommassen, die der Formeleinheit CH 2 entsprechen), erhalten wir das wahre Verhältnis zwischen der Anzahl der Atome in einem Molekül:

Wir erhalten die wahre Formel der Substanz: C 2 H 4 - Ethylen.

Anstelle der Molmasse für gasförmige Stoffe und Dämpfe kann auch die Dichte für beliebige Gase oder Luft in der Problemstellung angegeben werden.

Im betrachteten Fall beträgt die Gasdichte in Luft 0,9655. Aus diesem Wert lässt sich die Molmasse des Gases ermitteln:

M = M Luft · D Luft = 29 · 0,9655 = 28.

In diesem Ausdruck ist M die Molmasse des Gases C x H y, M air ist die durchschnittliche Molmasse von Luft, D air ist die Dichte des Gases C x H y in Luft. Der resultierende Wert der Molmasse wird verwendet, um die wahre Formel des Stoffes zu bestimmen.

Der Zustand des Problems gibt möglicherweise nicht den Massenanteil eines der Elemente an. Es wird gefunden, indem die Massenanteile aller anderen Elemente von der Einheit (100%) abgezogen werden.

Beispiel 13 Eine organische Verbindung enthält 38,71 Gew.-%. % Kohlenstoff, 51,61 Gew.-% % Sauerstoff und 9,68 Gew.-% % Wasserstoff. Bestimmen Sie die wahre Formel dieser Substanz, wenn ihre Sauerstoffdampfdichte 1,9375 beträgt.

Lösung. Wir berechnen das Verhältnis zwischen der Anzahl der Atome im Molekül C x H y O z:

x:y:z = 38,71/12:9,68/1:51,61/16 = 3,226:9,68:3,226= 1:3:1.

Die Molmasse M eines Stoffes ist:

M \u003d M (O 2) · D(O2) = 32 · 1,9375 = 62.

Die einfachste Formel eines Stoffes ist CH 3 O. Die Summe der Atommassen für diese Formeleinheit ist 12+3+16=31. Teilen Sie 62 durch 31 und erhalten Sie das wahre Verhältnis zwischen der Anzahl der Atome im Molekül:

x:y:z = 2:6:2.

Die wahre Formel der Substanz lautet also C 2 H 6 O 2. Diese Formel entspricht der Zusammensetzung von zweiwertigem Alkohol - Ethylenglykol: CH 2 (OH) -CH 2 (OH).

2.10.6. Bestimmung der Molmasse eines Stoffes

Die Molmasse eines Stoffes kann anhand seiner Gasdampfdichte bei bekannter Molmasse bestimmt werden.

Beispiel 14 . Die Dampfdichte einiger organischer Verbindungen in Bezug auf Sauerstoff beträgt 1,8125. Bestimmen Sie die Molmasse dieser Verbindung.

Lösung. Die Molmasse eines unbekannten Stoffes M x ist gleich dem Produkt der relativen Dichte dieses Stoffes D mit der Molmasse des Stoffes M, wonach der Wert der relativen Dichte bestimmt wird:

M x = D · M = 1,8125 · 32 = 58,0.

Substanzen mit dem gefundenen Wert der Molmasse können Aceton, Propionaldehyd und Allylalkohol sein.

Die Molmasse eines Gases kann aus dem Wert seines Molvolumens bei n.c. berechnet werden.

Beispiel 15. Masse von 5,6 Liter Gas bei N.O. beträgt 5,046 g. Berechnen Sie die Molmasse dieses Gases.

Lösung. Das molare Gasvolumen bei n.s. beträgt 22,4 Liter. Daher ist die Molmasse des gewünschten Gases

M = 5,046 · 22,4/5,6 = 20,18.

Das gewünschte Gas ist Neon Ne.

Die Clapeyron-Mendeleev-Gleichung wird verwendet, um die Molmasse eines Gases zu berechnen, dessen Volumen unter nicht normalen Bedingungen gegeben ist.

Beispiel 16 Bei einer Temperatur von 40 °C und einem Druck von 200 kPa beträgt die Masse von 3,0 Liter Gas 6,0 g Bestimmen Sie die Molmasse dieses Gases.

Lösung. Durch Einsetzen der bekannten Größen in die Clapeyron-Mendeleev-Gleichung erhalten wir:

M = mRT/PV = 6,0 · 8,31· 313/(200· 3,0)= 26,0.

Das betrachtete Gas ist Acetylen C 2 H 2.

Beispiel 17 Die Verbrennung von 5,6 l (N.O.) Kohlenwasserstoff erzeugte 44,0 g Kohlendioxid und 22,5 g Wasser. Die relative Dichte des Kohlenwasserstoffs in Bezug auf Sauerstoff beträgt 1,8125. Bestimmen Sie die wahre chemische Formel des Kohlenwasserstoffs.

Lösung. Die Reaktionsgleichung für die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen lässt sich wie folgt darstellen:

C x H y + 0,5 (2x + 0,5y) O 2 \u003d x CO 2 + 0,5 y H 2 O.

Die Kohlenwasserstoffmenge beträgt 5,6:22,4 = 0,25 mol. Als Ergebnis der Reaktion werden 1 Mol Kohlendioxid und 1,25 Mol Wasser gebildet, das 2,5 Mol Wasserstoffatome enthält. Wenn ein Kohlenwasserstoff mit einer Stoffmenge von 1 Mol verbrannt wird, werden 4 Mol Kohlendioxid und 5 Mol Wasser erhalten. Somit enthält 1 Mol Kohlenwasserstoff 4 Mol Kohlenstoffatome und 10 Mol Wasserstoffatome, d.h. chemische Formel des Kohlenwasserstoffs C 4 H 10 . Die Molmasse dieses Kohlenwasserstoffs ist M=4 · 12+10=58. Seine relative Sauerstoffdichte D=58:32=1,8125 entspricht dem in der Aufgabenstellung angegebenen Wert, was die Richtigkeit der gefundenen chemischen Formel bestätigt.

Aufgabe 427.
Berechnen Sie die Molanteile von Alkohol und Wasser in einer 96 % (nach Masse) Lösung von Ethylalkohol.
Lösung:
Molenbruch(N i) - das Verhältnis der Menge eines gelösten Stoffes (oder Lösungsmittels) zur Summe der Mengen aller
Substanzen in Lösung. In einem System aus Alkohol und Wasser ist der Molenbruch von Wasser (N 1) gleich

Und der Molenbruch von Alkohol , wo n 1 - die Menge an Alkohol; n 2 - die Wassermenge.

Wir berechnen die Masse von Alkohol und Wasser, die in 1 Liter Lösung enthalten sind, vorausgesetzt, ihre Dichte ist gleich eins aus den Anteilen:

a) Alkoholmasse:

b) Wassermasse:

Wir finden die Stoffmenge nach der Formel: , wobei m (B) und M (B) - die Masse und Menge des Stoffes sind.

Jetzt berechnen wir die Stoffmengenanteile:

Antworten: 0,904; 0,096.

Aufgabe 428.
666 g KOH werden in 1 kg Wasser gelöst; die Dichte der Lösung beträgt 1,395 g/ml. Finden Sie: a) Massenanteil von KOH; b) Molarität; c) Molalität; d) Molfraktionen von Alkali und Wasser.
Lösung:
a) Massenanteil- Der prozentuale Anteil der Masse des gelösten Stoffes an der Gesamtmasse der Lösung wird durch die Formel bestimmt:

wo

m (Lösung) \u003d m (H 2 O) + m (KOH) \u003d 1000 + 666 \u003d 1666

b) Die molare (volumenmolare) Konzentration gibt die Anzahl der Mole eines gelösten Stoffes an, der in 1 Liter Lösung enthalten ist.

Finden wir die Masse von KOH pro 100 ml Lösung nach der Formel: Formel: m = p V, wobei p die Dichte der Lösung ist, V das Volumen der Lösung ist.

m(KOH) = 1,395 . 1000 = 1395

Nun berechnen wir die Molarität der Lösung:

Wir finden heraus, wie viel Gramm HNO 3 pro 1000 g Wasser sind, was den Anteil ausmacht:

d) Molenbruch (N i) - das Verhältnis der Menge einer gelösten Substanz (oder eines Lösungsmittels) zur Summe der Mengen aller Substanzen in Lösung. In einem System aus Alkohol und Wasser ist der Molenbruch von Wasser (N 1) gleich und der Molenbruch von Alkohol, wobei n 1 die Alkalimenge ist; n 2 - die Wassermenge.

100 g dieser Lösung enthalten 40 g KOH 60 g H2O.

Antworten: a) 40 %; b) 9,95 mol/l; c) 11,88 mol/kg; d) 0,176; 0,824.

Aufgabe 429.
Die Dichte einer 15 gew.-%igen Lösung von H 2 SO 4 beträgt 1,105 g/ml. Berechnen Sie: a) Normalität; b) Molarität; c) die Molalität der Lösung.
Lösung:
Finden wir die Masse der Lösung mit der Formel: m = p V, wo p ist die Dichte der Lösung, V ist das Volumen der Lösung.

m(H 2 SO 4 ) = 1,105 . 1000 = 1105

Die in 1000 ml Lösung enthaltene Masse an H 2 SO 4 ergibt sich aus dem Verhältnis:

Bestimmen wir die Molmasse des Äquivalents H 2 SO 4 aus dem Verhältnis:

M E (B) - Molmasse des Säureäquivalents, g / mol; M(B) ist die Molmasse der Säure; Z(B) - äquivalente Zahl; Z(Säuren) ist gleich der Anzahl der H+-Ionen in H 2 SO 4 → 2.

a) Die molare Äquivalentkonzentration (oder Normalität) gibt die Anzahl der Äquivalente eines gelösten Stoffs an, der in 1 Liter Lösung enthalten ist.

b) Molare Konzentration

Nun berechnen wir die Molalität der Lösung:

c) Die molare Konzentration (oder Molalität) gibt die Anzahl der Mole eines gelösten Stoffes an, der in 1000 g Lösungsmittel enthalten ist.

Wir finden heraus, wie viel Gramm H 2 SO 4 in 1000 g Wasser enthalten sind, was den Anteil ausmacht:

Nun berechnen wir die Molalität der Lösung:

Antworten: a) 3,38 n; b) 1,69 mol/l; 1,80 mol/kg.

Aufgabe 430.
Die Dichte einer 9 Gew.-%igen Lösung von Saccharose C 12 H 22 O 11 beträgt 1,035 g/ml. Berechnen Sie: a) die Konzentration von Saccharose in g/l; b) Molarität; c) die Molalität der Lösung.
Lösung:
M (C 12 H 22 O 11) \u003d 342 g / mol. Finden wir die Masse der Lösung mit der Formel: m = p V, wobei p die Dichte der Lösung ist, V das Volumen der Lösung ist.

m (C 12 H 22 O 11) \u003d 1,035. 1000 = 1035

a) Die Masse des in der Lösung enthaltenen C 12 H 22 O 11 wird nach folgender Formel berechnet:

wo
- Massenanteil des gelösten Stoffes; m (in-va) - die Masse der gelösten Substanz; m (r-ra) - die Masse der Lösung.

Die Konzentration eines Stoffes in g/l gibt an, wie viele Gramm (Masseneinheiten) in 1 Liter Lösung enthalten sind. Daher beträgt die Saccharosekonzentration 93,15 g/l.

b) Die molare (volumenmolare) Konzentration (CM) gibt die Anzahl der Mole eines gelösten Stoffes an, der in 1 Liter Lösung enthalten ist.

in) Molare Konzentration(oder Molalität) gibt die Anzahl der Mole eines gelösten Stoffes an, der in 1000 g Lösungsmittel enthalten ist.

Wir finden heraus, wie viel Gramm C 12 H 22 O 11 in 1000 g Wasser enthalten sind, was den Anteil ausmacht:

Nun berechnen wir die Molalität der Lösung:

Antworten: a) 93,15 g/l; b) 0,27 mol/l; c) 0,29 mol/kg.

Eigenschaften verdünnter Lösungen, die nur von der Menge an nichtflüchtigem gelöstem Stoff abhängen, werden genannt kolligative Eigenschaften. Dazu gehören das Senken des Dampfdrucks des Lösungsmittels über der Lösung, das Erhöhen des Siedepunkts und das Senken des Gefrierpunkts der Lösung und der osmotische Druck.

Gefrierpunktserniedrigung und Siedepunktserhöhung einer Lösung im Vergleich zu einem reinen Lösungsmittel:

T Stellvertreter == K ZU. m 2 ,

T Ballen = = K E. m 2 .

wo m 2 - Molalität der Lösung, K K und K E - kryoskopische und ebullioskopische Konstanten des Lösungsmittels, X 2 ist der Molenbruch des gelösten Stoffes, H sq. und H Spanisch sind die Schmelz- und Verdampfungsenthalpien des Lösungsmittels, T sq. und T Ballen sind die Schmelz- und Siedepunkte des Lösungsmittels, M 1 ist die Molmasse des Lösungsmittels.

Der osmotische Druck in verdünnten Lösungen kann aus der Gleichung berechnet werden

wo X 2 ist der Molenbruch des gelösten Stoffs, ist das Molvolumen des Lösungsmittels. In sehr verdünnten Lösungen wird diese Gleichung Van't-Hoff-Gleichung:

wo C ist die Molarität der Lösung.

Die Gleichungen, die die kolligativen Eigenschaften von Nichtelektrolyten beschreiben, können auch angewendet werden, um die Eigenschaften von Elektrolytlösungen zu beschreiben, indem der Van't Hoff-Korrekturfaktor eingeführt wird ich, zum Beispiel:

= iCRT oder T Stellvertreter = ich k ZU. m 2 .

Der isotonische Koeffizient hängt mit dem Grad der Elektrolytdissoziation zusammen:

ich = 1 + ( – 1),

wo ist die Anzahl der Ionen, die während der Dissoziation eines Moleküls gebildet werden.

Löslichkeit eines Feststoffs in einer idealen Lösung bei Temperatur T beschrieben Schröder-Gleichung:

,

wo X ist der Molenbruch des gelösten Stoffes in der Lösung, T sq. ist der Schmelzpunkt und H sq. ist die Schmelzenthalpie des gelösten Stoffes.

BEISPIELE

Beispiel 8-1. Berechnen Sie die Löslichkeit von Wismut in Cadmium bei 150 und 200 o C. Die Schmelzenthalpie von Wismut beim Schmelzpunkt (273 o C) beträgt 10,5 kJ. mol -1 . Nehmen Sie an, dass eine ideale Lösung entsteht und die Schmelzenthalpie nicht von der Temperatur abhängt.

Lösung. Lassen Sie uns die Formel verwenden .

Bei 150 °C , wo X = 0.510

Bei 200 Grad , wo X = 0.700

Die Löslichkeit nimmt mit der Temperatur zu, was für einen endothermen Prozess charakteristisch ist.

Beispiel 8-2. Eine Lösung von 20 g Hämoglobin in 1 Liter Wasser hat einen osmotischen Druck von 7,52 10 -3 atm bei 25 o C. Bestimmen Sie die Molmasse von Hämoglobin.

65 kg. mol -1 .

AUFGABEN

1. Berechnen Sie die minimale osmotische Arbeit, die von den Nieren geleistet wird, um Harnstoff bei 36,6 °C auszuscheiden, wenn die Harnstoffkonzentration im Plasma 0,005 Mol beträgt. l –1 und im Urin 0,333 mol. l-1 .
2. 10 g Polystyrol werden in 1 Liter Benzol gelöst. Die Höhe der Lösungssäule (Dichte 0,88 g cm–3) im Osmometer bei 25 o C beträgt 11,6 cm Berechnen Sie die Molmasse von Polystyrol.
3. Das Protein Humanserumalbumin hat eine Molmasse von 69 kg. mol -1 . Berechnen Sie den osmotischen Druck einer Lösung von 2 g Protein in 100 cm 3 Wasser bei 25 o C in Pa und mm Lösungssäule. Nehmen Sie an, dass die Dichte der Lösung 1,0 g cm–3 beträgt.
4. Bei 30 o C beträgt der Dampfdruck einer wässrigen Saccharoselösung 31,207 mm Hg. Kunst. Der Dampfdruck von reinem Wasser bei 30 o C beträgt 31,824 mm Hg. Kunst. Die Dichte der Lösung beträgt 0,99564 g cm–3. Wie groß ist der osmotische Druck dieser Lösung?
5. Menschliches Blutplasma gefriert bei -0,56 °C. Wie groß ist sein osmotischer Druck bei 37 °C, gemessen mit einer nur wasserdurchlässigen Membran?
6. *Die Molmasse des Enzyms wurde bestimmt, indem es in Wasser gelöst und die Höhe der Lösungssäule in einem Osmometer bei 20 °C gemessen und die Daten dann auf eine Nullkonzentration extrapoliert wurden. Folgende Daten sind eingegangen:

C, mg. cm-3
h, cm

7. Die Molmasse eines Lipids wird durch die Siedepunktserhöhung bestimmt. Das Lipid kann in Methanol oder Chloroform gelöst werden. Der Siedepunkt von Methanol beträgt 64,7 o C, die Verdampfungswärme beträgt 262,8 cal. g –1. Siedepunkt von Chloroform 61,5 o C, Verdampfungswärme 59,0 cal. g –1. Berechnen Sie die ebullioskopischen Konstanten von Methanol und Chloroform. Welches ist das beste Lösungsmittel, um die Molmasse mit maximaler Genauigkeit zu bestimmen?
8. Berechnen Sie den Gefrierpunkt einer wässrigen Lösung, die 50,0 g Ethylenglykol in 500 g Wasser enthält.
9. Eine Lösung, die 0,217 g Schwefel und 19,18 g CS 2 enthält, siedet bei 319,304 K. Der Siedepunkt von reinem CS 2 beträgt 319,2 K. Die ebullioskopische Konstante von CS 2 beträgt 2,37 K. kg. mol -1 . Wie viele Schwefelatome enthält ein in CS 2 gelöstes Schwefelmolekül?
10. 68,4 g Saccharose in 1000 g Wasser gelöst. Berechnen Sie: a) Dampfdruck, b) osmotischen Druck, c) Gefrierpunkt, d) Siedepunkt der Lösung. Der Dampfdruck von reinem Wasser bei 20 o C beträgt 2314,9 Pa. Die kryoskopischen und ebullioskopischen Konstanten von Wasser sind 1,86 und 0,52 K. kg. mol –1.
11. Eine Lösung, die 0,81 g des Kohlenwasserstoffs H(CH 2 ) n H und 190 g Ethylbromid enthält, gefriert bei 9,47 o C. Der Gefrierpunkt von Ethylbromid beträgt 10,00 o C, die kryoskopische Konstante beträgt 12,5 K. kg. mol -1 . Berechnen Sie n.
12. Wenn 1,4511 g Dichloressigsäure in 56,87 g Tetrachlorkohlenstoff gelöst werden, steigt der Siedepunkt um 0,518 °C an. Siedepunkt CCl 4 76,75 o C, Verdampfungswärme 46,5 cal. g –1. Wie groß ist die scheinbare Molmasse der Säure? Was erklärt die Diskrepanz mit der wahren Molmasse?
13. Eine bestimmte Menge eines Stoffes, gelöst in 100 g Benzol, erniedrigt seinen Gefrierpunkt um 1,28 o C. Die gleiche Menge eines Stoffes, gelöst in 100 g Wasser, erniedrigt seinen Gefrierpunkt um 1,395 o C. Der Stoff hat eine normale Molmasse in Benzol und in Wasser vollständig dissoziiert. Durch wie viele Ionen dissoziiert ein Stoff in einer wässrigen Lösung? Die kryoskopischen Konstanten für Benzol und Wasser sind 5,12 und 1,86 K. kg. mol -1 .
14. Berechnen Sie die ideale Löslichkeit von Anthracen in Benzol bei 25 o C in Moleinheiten. Die Schmelzenthalpie von Anthracen bei der Schmelztemperatur (217 o C) beträgt 28,8 kJ. mol -1 .
15. Löslichkeit berechnen P-Dibrombenzol in Benzol bei 20 und 40 o C, unter der Annahme, dass eine ideale Lösung entsteht. Schmelzenthalpie P-Dibrombenzol an seinem Schmelzpunkt (86,9 o C) beträgt 13,22 kJ. mol -1 .
16. Berechnen Sie die Löslichkeit von Naphthalin in Benzol bei 25 o C unter der Annahme, dass eine ideale Lösung entsteht. Die Schmelzenthalpie von Naphthalin an seinem Schmelzpunkt (80,0 °C) beträgt 19,29 kJ. mol -1 .
17. Berechnen Sie die Löslichkeit von Anthracen in Toluol bei 25 o C unter der Annahme, dass eine ideale Lösung entsteht. Die Schmelzenthalpie von Anthracen bei der Schmelztemperatur (217 o C) beträgt 28,8 kJ. mol -1 .
18. Berechnen Sie die Temperatur, bei der sich reines Cadmium im Gleichgewicht mit einer Lösung von Cd - Bi befindet, in der der Molenbruch von Cd 0,846 beträgt. Die Schmelzenthalpie von Cadmium am Schmelzpunkt (321,1 °C) beträgt 6,23 kJ. mol -1 .