1000 г води при 20 розчиняється. Молільні частки речовини та води. Визначення молярної маси речовини

приклад 1. Обчисліть осмотичний тиск розчину, що містить 1,5 л 135 г глюкози C 6 H 12 O 6 при 0 0 С.

Рішення:Осмотичний тиск визначається згідно із законом Вант-Гоффа:

Див RТ

Молярну концентрацію розчину знаходимо за формулою:

Підставляючи значення молярної концентрації у вираз закону Вант-Гоффа, розраховуємо осмотичний тиск:

π = З м RТ= 0,5 моль/л ∙ 8,314 Па∙м 3 /моль∙К∙273=1134,86 ∙10 3 Па

приклад 2.Визначте температуру кипіння розчину, що містить 1,84 г нітробензолу C 6 H 5 NO 2 10 г бензолу. Температура кипіння чистого бензолу 80,20С.

Рішення: Температура кипіння розчину на ∆t кип буде вищою, ніж температура кипіння чистого бензолу: t кіп (розчину) = t кіп (розчинника) + ∆t кіп;

За законом Рауля: ∆t кіп = Е∙ З m ,

де Е -ебуліоскопічна константа розчинника (таблична величина),

З m– молярна концентрація розчину, моль/кг

∆t кіп = Е∙ З m = 1,5 ∙ 2,53 = 3,8 0 С.

t кіп (розчину) = t кіп (розчинника) + ∆t кіп = 80,20С +3,80С = 840С.

901. Розчин, що містить 57 г цукру З 12 Н 22 Про 11 500 г води, кипить при 100,72 0 С. Визначте ебуліоскопічну константу води.

902. Розчин, що містить 4,6 г гліцерину С3Н8О3 в 71г ацетону, кипить при 56,730С. Визначте ебуліоскопічну константу ацетону, якщо температура кипіння ацетону 560С.

903. Обчисліть температуру кипіння розчину, що містить 2 г нафталіну С 10 Н 8 20 г ефіру, якщо температура кипіння ефіру 35,6 0 С, а його ебуліоскопічна константа 2,16.

904. 4 г речовини розчинені у 100 г води. Отриманий розчин замерзає при -0,93 0 С. Визначте молекулярну масу розчиненої речовини.

905. Визначте відносну молекулярну масу бензойної кислоти, якщо 10 % розчин її кипить за 37,57 0 С. Температура кипіння ефіру 35,6 0 С, а його ебуліоскопічна константа 2,16.

906. Зниження температури замерзання розчину, що містить 12,3 г нітробензолу С 6 Н 5 NО 2 500 г бензолу, дорівнює 1,02 0 С. Визначте кріоскопічну константу бензолу.

907. Температура замерзання оцтової кислоти 170С, кріоскопічна константа 3,9. Визначте температуру замерзання розчину, що містить 0,1 моль розчиненої речовини 500 г оцтової кислоти СН 3 СООН.

908. Розчин, що містить 2,175 г розчиненої речовини 56,25 г води, замерзає при -1,2 0 С. Визначте відносну молекулярну масу розчиненої речовини.

909. За якої температури кипить розчин, що містить 90 г глюкози С 6 Н 12 Про 6 в 1000 г води?

910. У 200 г спирту розчинено 5 г речовини. Розчин кипить за 79,2 0 С. Визначте відносну молекулярну масу речовини, якщо ебуліоскопічна константа спирту 1,22. Температура кипіння спирту 78,30С.

911. Водний розчин цукру замерзає при -1,1 0 С. Визначте масову частку (%) цукру З 12 Н 22 Про 11 у розчині.

912. У якій масі води слід розчинити 46 г гліцерину С 3 Н 8 Про 3 щоб отримати розчин з температурою кипіння 100,104 0 С?

913. Розчин, що містить 27 г речовини за 1 кг води, кипить при 100,078 0 С. Визначте відносну молекулярну масу розчиненої речовини.

914. Обчисліть масу води, в якій слід розчинити 300 г гліцерину С3Н8О3 для одержання розчину, що замерзає при – 20С.

915. Розчин глюкози у воді показує підвищення температури кипіння на 0,416 0 С. Очистіть зниження температури замерзання цього розчину.

916. Обчисліть температуру замерзання 20 % розчину гліцерину С3Н8О3 у воді.

917. У 250 г води розчинено 1,6 г речовини. Розчин замерзає при -0,2 0 С. Обчисліть відносну молекулярну масу розчиненої речовини.

918. Розчин, що містить 0,5 г ацетону (СН 3) 2 СО в 100 г оцтової кислоти, дає зниження температури замерзання на 0,34 0 С. Визначте кріоскопічну константу оцтової кислоти.

919. Обчисліть масову частку (%) гліцерину у водному розчині, температура кипіння якого становить 100,39 0 С.

920. Скільки грамів етиленгліколю С2Н4(ОН)2 потрібно додати на кожен кілограм води для приготування антифризу з точкою замерзання -9,30С?

921. Розчин, що містить 565 г ацетону та 11,5 г гліцерину С 3 Н 5 (ОН) 3 кипить при 56,38 0 С. Чистий ацетон кипить 56 0 С. Обчисліть ебуліоскопічну константу ацетону.

922. При якій температурі замерзає 4% розчин етилового спиртуЗ 2 Н 5 ВІН у воді?

923. Визначте масову частку (%) цукру З 12 Н 22 Про 11 у водному розчині, якщо розчин закипає при 101,04 0 С.

924. Який із розчинів замерзатиме при нижчій температурі: 10 % розчин глюкози С 6 Н 12 О 6 або 10 % розчин цукру С 12 Н 22 О 11 ?

925. Обчисліть температуру замерзання 12 % водного (за масою) розчину гліцерину С3Н8О3.

926. Обчисліть температуру кипіння розчину, що містить 100 г сахарози C 12 H 22 O 11 750 г води.

927. Розчин, що містить 8,535 г NaNO 3 в 100 г води, кристалізується при t = -2,8 0 С. Визначте постійну кріоскопічну води.

928. Для приготування рідини, що охолоджує, на 20 л води взято 6 г гліцерину ( = 1,26 г/мл). Якою буде температура замерзання приготовленого антифризу?

929. Визначте кількість етиленгліколю C2H4(OH)2, яку необхідно додати до 1 кг води для приготування розчину з температурою кристалізації –15 0 С.

930. Визначте температуру кристалізації розчину, що містить 54 г глюкози C 6 H 12 O 6 250 г води.

931. Розчин, що містить 80 г нафталіну C 10 H 8 в 200 г діетилового ефіру, кипить при t = 37,5 0 C, а чистий ефір при t = 35 0 C. Визначте ебуліоскопічну константу ефіру.

932. При додаванні 3,24 г сірки в 40 г бензолу C6H6 температура кипіння підвищилася на 0,910С.

933. Розчин, що містить 3,04 г камфори C 10 H 16 O в 100 г бензолу С 6 Н 6 кипить при t = 80,714 0 C. (Температура кипіння бензолу дорівнює 80,20 0 С). Визначте ебуліоскопічну постійну бензолу.

934. Скільки грамів карбаміду (сечовини) CO(NH 2 ) 2 необхідно розчинити у 125 г води, щоб температура кипіння підвищилася на 0,26 0 С. Ебуліоскопічна постійна води 0,52 0 С.

935. Обчисліть температуру кипіння 6% (за масою) водного розчину гліцерину C3H8O3.

936. Обчисліть масову частку сахарози 12 Н 22 Про 11 у водному розчині, температура кристалізації якого 0,41 0 С.

937. При розчиненні 0,4 г деякої речовини у 10 г води температура кристалізації розчину знизилася на 1,24 0 С. Обчисліть молярну масу розчиненої речовини.

938. Обчисліть температуру замерзання 5% (за масою) розчину цукру З 12 Н 22 Про 11 у воді.

939. Скільки грамів глюкози С 6 Н 12 Про 6 слід розчинити у 300 г води для одержання розчину з температурою кипіння 100, 5 0 С?

940. Розчин, що містить 8,5 г деякого неелектроліту 400 г води, кипить при температурі 100,78 0 С. Обчисліть молярну масу розчиненої речовини.

941. При розчиненні 0,4 г деякої речовини у 10 г води температура кристалізації розчину стала –1,24 0 С. Визначте молярну масу розчиненої речовини.

942. Обчисліть масову частку цукру З 12 Н 22 Про 11 розчині, температура кипіння якого 100, 13 0 З.

943. Обчисліть температуру кристалізації 25% (за масою) розчину гліцерину С3Н8О3 у воді.

944. Температура кристалізації бензолу 6 Н 6 5,5 0 С, кріоскопічна константа 5,12. Обчисліть молярну масу нітробензолу, якщо розчин, що містить 6,15 г нітробензолу 400 г бензолу, кристалізується при 4,86 ​​0 С.

945. Розчин гліцерину С3Н8О3 у воді показує підвищення температури кипіння на 0,50С. Обчисліть температуру кристалізації цього розчину.

946. Обчисліть масову частку сечовини СО(NH 2) 2 у водному розчині, температура кристалізації якого –50С.

947. У якій кількості води слід розчинити 300 г бензолу 6 Н 6 для одержання розчину з температурою кристалізації –20 0 С?

948. Обчисліть температуру кипіння 15% (за масою) розчину гліцерину С 3 Н 8 Про 3 в ацетоні, якщо температура кипіння ацетону 56,1 0 С, а постійна ебуліоскопічна дорівнює 1,73.

949. Обчисліть осмотичний тиск розчину при 17 0 С, якщо 1 л містить 18,4 г гліцерину C 3 H 5 (OH) 3 .

950. У 1 мл розчину міститься 1015 молекул розчиненої речовини. Обчисліть осмотичний тиск розчину при 0 0 С. У якому обсязі міститься 1 моль розчиненої речовини?

951. Скільки молекул розчиненої речовини міститься в 1 мл розчину, осмотичний тиск якого при 54 0 С дорівнює 6065 Па?

952. Обчисліть осмотичний тиск 25% (за масою) розчину сахарози C 12 H 22 O 11 при 15 0 C (ρ = 1,105 г/мл).

953. За якої температури осмотичний тиск розчину, що містить в 1 л води 45 г глюкози C 6 H 12 O 6 , досягне 607,8 кПа?

954. Обчисліть осмотичний тиск 0,25М розчину цукру 12 Н 22 О 11 при 38 0 С.

955. За якої температури осмотичний тиск розчину, що містить в 1 л 60 г глюкози С 6 Н 12 Про 6 досягне 3 атм?

956. Осмотичний тиск розчину, об'єм якого 5 л, при 27 0 С дорівнює 1,2 ∙ 10 5 Па. Яка молярна концентрація цього розчину?

957. Скільки грамів етилового спирту С2Н5ВІН повинен містити 1л розчину, щоб його осмотичний тиск був таким же, як і розчину, що містить в 1л при тій же температурі 4,5г формальдегіду СН2О.

958. Скільки грамів етилового спирту С 2 Н 5 ВІН треба розчинити у 500 мл води, щоб осмотичний тиск цього розчину при 20 0 С дорівнює 4,052 ∙ 10 5 Па?

959. 200 мл розчину містять 1 г розчиненої речовини і при 20 0 С мають осмотичний тиск 0,43 ∙ 10 5 Па. Визначте молярну масу розчиненої речовини.

960. Визначте молярну масу розчиненої речовини, якщо розчин, що містить 0,5 л 6 г речовини, при 17 0 С має осмотичний тиск 4,82 ∙ 10 5 Па.

961. Скільки грамів глюкози C 6 H 12 O 6 повинен містити 1 л розчину, щоб його осмотичний тиск був таким самим, як і розчину, що містить 1 л при тій же температурі 34,2 г цукру C 12 H 22 O 11 ?

962. 400 мл розчину містять 2 г розчиненої речовини при 27 0 С. Осмотичний тиск розчину 1,216 ∙ 10 5 Па. Визначте молярну масу розчиненої речовини.

963. Розчин цукру C 12 H 22 O 11 при 0 0 З осмотичний тиск 7,1 ∙ 10 5 Па. Скільки грамів цукру міститься у 250 мл такого розчину?

964. 2,45 г карбаміду містяться 7 л розчину. Осмотичний тиск розчину при 0 0 С дорівнює 1,317 ∙ 10 5 Па. Обчисліть молярну масу карбаміду.

965. Визначте осмотичний тиск розчину, 1 л якого містить 3,01 ∙ 10 23 молекул при 0 0 С.

966. Водні розчини фенолу С 6 Н 5 ВІН і глюкози C 6 H 12 O 6 містять 1 л рівні маси розчинених речовин. У якому з розчинів осмотичний тиск більший за однакової температури? Скільки разів?

967. Розчин, що містить 3 г неелектроліту в 250 мл води, замерзає за температури – 0,348 0 С. Обчисліть молярну масу неелектроліту.

968. Розчин, що містить в 1 л 7,4 г глюкози 6 Н 12 О 6 при температурі 27 0 С має однаковий осмотичний тиск з розчином сечовини CO(NH 2) 2 . Скільки г сечовини міститься у 500 мл розчину?

969. Осмотичний тиск розчину, в 1 л якого міститься 4,65 г аніліну С 6 Н 5 NH 2 при температурі 21 0 С дорівнює 122,2 кПа. Обчисліть молярну масу аніліну.

970. Обчисліть осмотичний тиск при температурі 20 0 С 4% розчину цукру 12 Н 22 Про 11 , щільність якого дорівнює 1,014 г/мл.

971. Визначте осмотичний тиск розчину, що містить 90,08 г глюкози 6 Н 12 О 6 в 4 літрах при температурі 27 0 С.

972. Розчин, об'ємом 4 літри, містить при температурі 0 0 С 36,8 г гліцерину (З 3 Н 8 3). Чому дорівнює осмотичний тиск цього розчину?

973. При 0 0 С осмотичний тиск розчину сахарози З 12 Н 22 Про 11 дорівнює 3,55 10 5 Па. Яка маса сахарози міститься у 1 л розчину?

974. Визначте величину осмотичного розчину, в 1 літрі якого звиходить 0,4 моль неелектроліту при температурі 17 0 С.

975. Чому дорівнює осмотичний тиск розчину, що містить 2,5 літрів розчину 6,2 г аніліну (C 6 H 5 NH 2) при температурі 21 0 С.

976. При 0 0 С осмотичний тиск розчину сахарози З 12 Н 22 Про 11 дорівнює 3,55 10 5 Па. Яка маса сахарози міститься у 1 л розчину?

977. За якої температури замерзатиме водний розчин етилового спирту, якщо масова частка С 2 Н 5 ВІН дорівнює 25%?

978. Розчин, що містить 0,162 г сірки 20 г бензолу, кипить при температурі на 0,081 0 С вище, ніж чистий бензол. Розрахуйте молекулярну масу сірки у розчині. Скільки атомів міститься в одній молекулі сірки?

979. До 100 мл 0,5 моль/л водного розчину сахарози З 12 Н 22 Про 11 додано 300 мл води. Чому дорівнює осмотичного тиску одержаного розчину при 25 0 С?

980. Визначте температури кипіння та замерзання розчину, що містить 1 г нітробензолу З 6 Н 5 NО 2 в 10 г бензолу. Ебулоскопічна та кріоскопічна константа бензолу відповідно дорівнює 2,57 та 5,1 К∙кг/моль. Температура кипіння чистого бензолу 80,20С, температура замерзання -5,40С.

981. Якою є температура замерзання розчину неелектроліту, що містить 3,01∙10 23 молекул в одному літрі води?

982. Розчини камфори масою 0,522 г в 17 г ефіру кипить при температурі на 0,461 0 З вище чистого ефіру. Ебуліоскопічна константа ефіру 2,16 К∙кг/моль. Визначте молекулярну масу камфори.

983. Температура кипіння водного розчину сахарози дорівнює 101,4 0 С. Обчисліть молярну концентрацію та масову частку сахарози у розчині. За якої температури замерзає цей розчин?

984. Молекулярна маса неелектроліту дорівнює 123,11 г/моль. Яка маса неелектроліту повинна міститися в 1 л розчину, щоб розчин при 20 0 С мав осмотичний тиск, що дорівнює 4,56?10 5 Па?

985. При розчиненні 13,0 неелектроліту в 400 г діетилового ефіру (С 2 Н 5) 2 Про температура кипіння підвищилася на 0,453 К. Визначте молекулярну масу розчиненої речовини.

986. Визначте температуру кипіння водного розчину глюкози, якщо масова частка З 6 Н 12 Про 6 дорівнює 20% (для води К е =0,516 К∙кг/моль).

987. Розчин, що складається з 9,2 г йоду та 100 г метилового спирту(СН 3 ОН), закипає при 65,0 0 С. Скільки атомів входить до складу молекули йоду, що перебуває у розчиненому стані? Температура кипіння спирту 64,7 0 С, яке ебуліоскопічна константа К е =0,84.

988. Скільки грамів сахарози З12Н22О11 треба розчинити в 100 г води, щоб: а) знизити температуру кристалізації на 10С; б) підвищити температуру кипіння на 10С?

989. У 60 г бензолу розчинено 2,09 деякої речовини. Розчин кристалізується за 4,25 0 С. Встановіть молекулярну масу речовини. Чистий бензол кристалізується при 5,5 0 С. Кріоскопічна константа бензолу 5,12 К∙кг/моль.

990. При 20 0 С осмотичний тиск розчину, в 100 мл якого міститься 6,33 г барвника крові - гематину, дорівнює 243,4 кПа. Визначте молекулярну масу гематину.

991. Розчин, що складається з 9,2 г гліцерину С3Н5(ОН)3 і 400г ацетону кипить при 56,380С.

992. Тиск пари води при 30 0 С становить 4245,2 Па. Яку масу цукру З 12 Н 22 Про 11 слід розчинити в 800 г води для одержання розчину, тиск пари якого на 33,3 Па менший за тиск пари води? Обчисліть масову частку (%) цукру у розчині.

993. Тиск пари ефіру при 30 0 С дорівнює 8,64 10 4 Па. Яку кількість неелектроліту треба розчинити в 50 моль ефіру, щоб знизити тиск пари при даній температурі на 2666 Па?

994. Зниження тиску пари над розчином, що містить 0,4 моль аніліну в 3,04 кг сірковуглецю, при певній температурі дорівнює 1003,7 Па. Тиск пари сірковуглецю при тій же температурі 1,0133 10 5 Па. Обчисліть молекулярну масу сірковуглецю.

995. При деякій температурі тиск пари над розчином, що містить 62 г фенолу С 6 Н 5 Про 60 моль ефіру дорівнює 0,507 10 5 Па. Знайдіть тиск пари ефіру при цій температурі.

996. Тиск пари води при 50 0 С дорівнює 12334 Па. Обчисліть тиск пари розчину, що містить 50 г етиленгліколю С 2 Н 4 (ОН) 2 900 г води.

997. Тиск водяної пари при 65 0 С дорівнює 25003 Па. Визначте тиск водяної пари над розчином, що містить 34,2 г цукру З 12 Н 22 Про 12 90 г води при тій же температурі.

998. Тиск пари води при 100С становить 1227,8 Па. У якому обсязі води слід розчинити 16 г метилового спирту для одержання розчину, тиск пари якого становить 1200 Па за тієї ж температури? Обчисліть масову частку спирту у розчині (%).

999. При якій температурі кристалізуватиметься водний розчин, в якому масова частка метилового спирту дорівнює 45%.

1000. Водно-спиртовий розчин, що містить 15% спирту, кристалізується при – 10,26 0 С. Визначте молярну масу спирту.

2.10.1. Розрахунок відносних та абсолютних мас атомів та молекул

Відносні маси атомів та молекул визначаються з використанням наведених у таблиці Д.І. Менделєєва величин атомних мас. При цьому при проведенні розрахунків для навчальних цілей значення атомних мас елементів зазвичай округляються до цілих чисел (за винятком хлору, атомна маса якого приймається рівною 35,5).

Приклад 1. Відносна атомна маса кальцію Ар (Са) = 40; відносна атомна маса платини А r (Pt) = 195.

Відносна маса молекули розраховується як сума відносних атомних мас, що складають цю молекулу атомів з урахуванням кількості їх речовини.

Приклад 2. Відносна молярна маса сірчаної кислоти:

М r (H 2 SO 4) = 2A r (H) + A r (S) + 4A r (O) = 2 · 1 + 32 + 4· 16 = 98.

Величини абсолютних мас атомів і молекул знаходяться розподілом маси 1 моль речовини на число Авогадро.

Приклад 3. Визначте масу одного атома кальцію.

Рішення.Атомна маса кальцію становить А r (Са) = 40 г/моль. Маса одного атома кальцію виявиться рівною:

m (Ca) = А r (Ca): N A = 40: 6,02 · 10 23 = 6,64· 10-23 р.

Приклад 4. Визначте масу однієї молекули сірчаної кислоти.

Рішення.Молярна маса сірчаної кислоти дорівнює М r (H 2 SO 4) = 98. Маса однієї молекули m(H 2 SO 4) дорівнює:

m(H 2 SO 4) = М r (H 2 SO 4): N A = 98:6,02 · 10 23 = 16,28· 10-23 р.

2.10.2. Розрахунок кількості речовини та обчислення числа атомних та молекулярних частинок за відомими значеннями маси та об'єму

Кількість речовини визначається шляхом розподілу його маси, вираженої в грамах, на його атомну (молярну) масу. Кількість речовини, що знаходиться в газоподібному стані при н.у., знаходиться розподілом його обсягу на об'єм 1 моль газу (22,4 л).

Приклад 5. Визначте кількість речовини натрію n(Na), що міститься у 57,5 ​​г металевого натрію.

Рішення.Відносна атомна маса натрію дорівнює r (Na) = 23. Кількість речовини знаходимо розподілом маси металевого натрію на його атомну масу:

n(Na)=57,5:23=2,5 моль.

Приклад 6 . Визначте кількість речовини азоту, якщо її обсяг за н.у. складає 5,6 л.

Рішення.Кількість речовини азоту n(N 2) знаходимо розподілом його обсягу на об'єм 1 моль газу (22,4 л):

n(N 2)=5,6:22,4=0,25 моль.

Число атомів і молекул у речовині визначається множенням кількості речовини атомів та молекул на число Авогадро.

Приклад 7. Визначте кількість молекул, що містяться в 1 кг води.

Рішення.Кількість речовини води знаходимо розподілом її маси (1000 г) на молярну масу (18 г/моль):

n(Н 2 О) = 1000: 18 = 55,5 моль.

Число молекул 1000 г води складе:

N(Н 2 Про) = 55,5 · 6,02· 10 23 = 3,34· 10 24 .

Приклад 8. Визначте число атомів, що містяться в 1 л (н.у.) кисню.

Рішення.Кількість речовини кисню, об'єм якої за нормальних умов становить 1 л:

n(Про 2) = 1: 22,4 = 4,46 · 10 -2 моль.

Число молекул кисню в 1 л (н.у.) складе:

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

Слід зазначити, що 26,9 · 10 22 молекул утримуватиметься в 1 л будь-якого газу при н.у. Оскільки молекула кисню двоатомна, число атомів кисню 1 л буде у 2 рази більше, тобто. 5,38 · 10 22 .

2.10.3. Розрахунок середньої молярної маси газової суміші та об'ємної частки
містяться в ній газів

Середня молярна маса газової суміші розраховується на основі молярних мас складових цю суміш газів та їх об'ємних часток.

Приклад 9. Вважаючи, що вміст (в об'ємних відсотках) азоту, кисню та аргону у повітрі відповідно становить 78, 21 та 1, розрахуйте середню молярну масу повітря.

Рішення.

М пов. = 0,78 · М r (N 2)+0,21 · М r (O 2)+0,01 · М r (Ar) = 0,78 · 28+0,21· 32+0,01· 40 = 21,84+6,72+0,40=28,96

Або приблизно 29 г/моль.

приклад 10. Газова сумішмістить 12 л NH 3 , 5 л N 2 і 3 л Н 2 виміряних при н.у. Розрахувати об'ємні частки газів у цій суміші та її середню молярну масу.

Рішення.Загальний обсяг суміші газів дорівнює V=12+5+3=20 л. Об'ємні частки j газів виявляться рівними:

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

Середня молярна маса розраховується на основі об'ємних часток складових цієї суміші газів та їх молекулярних мас:

М = 0,6 · М(NH 3)+0,25 · M(N 2)+0,15 · M(H 2) = 0,6 · 17+0,25· 28+0,15· 2 = 17,5.

2.10.4. Розрахунок масової частки хімічного елемента у хімічній сполукі

Масова частка хімічного елемента визначається як відношення маси атома даного елемента Х, що міститься в даній масі речовини до маси цієї речовини m. Масова частка – безрозмірна величина. Її виражають у частках від одиниці:

ω(X) = m(X)/m (0<ω< 1);

або у відсотках

ω(X)%= 100 m(X)/m (0%<ω<100%),

де ω(X) - масова частка хімічного елемента X; m(X) - маса хімічного елемента X; m – маса речовини.

Приклад 11. Розрахуйте масову частку марганцю в оксиді марганцю (VII).

Рішення.Молярні маси речовин дорівнюють: М(Mn) = 55 г/моль, М(О) = 16 г/моль, M(Mn 2 O 7)=2М(Mn)+7М(О)= 222 г/моль. Отже, маса Mn 2 O 7 кількістю речовини 1 моль становить:

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

З формули Mn 2 O 7 випливає, що кількість речовини атомів марганцю вдвічі більша за кількість речовини оксиду марганцю (VII). Значить,

n(Mn) = 2n(Mn 2 O 7) = 2 моль,

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

Таким чином, масова частка марганцю в оксиді марганцю(VII) дорівнює:

ω(X)=m(Mn): m(Mn 2 O 7) = 110:222 = 0,495 або 49,5%.

2.10.5. Встановлення формули хімічної сполуки за його елементним складом

Найпростіша хімічна формула речовини визначається на підставі відомих величин масових часток елементів, що входять до складу цієї речовини.

Допустимо є зразок речовини Na ​​x P y O z масою m o р. Розглянемо як визначається його хімічна формула, якщо відомі кількості речовини атомів елементів, їх маси або масові частки у відомій масі речовини. Формула речовини визначається відношенням:

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

Це відношення не зміниться, якщо кожен його член поділити на число Авогадро:

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

Таким чином, для знаходження формули речовини необхідно знати співвідношення між кількістю речовин атомів в одній і тій же масі речовини:

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

Якщо розділити кожен член останнього рівняння масу зразка m o , то отримаємо вираз, що дозволяє визначити склад речовини:

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

Приклад 12. Речовина містить 85,71 мас. % вуглецю та 14,29 мас. % водню. Молярна його маса дорівнює 28 г/моль. Визначте найпростішу та справжню хімічні формули цієї речовини.

Рішення.Співвідношення між кількістю атомів у молекулі С х Н у визначається розподілом масових часток кожного елемента на його атомну масу:

х: у = 85,71/12: 14,29/1 = 7,14: 14,29 = 1: 2.

Таким чином, найпростіша формула речовини - СН 2 . Найпростіша формула речовини який завжди збігається з його істинною формулою. У разі формула СН 2 відповідає валентності атома водню. Для знаходження істинної хімічної формули необхідно знати молярну масу цієї речовини. У цьому прикладі молярна маса речовини дорівнює 28 г/моль. Розділивши 28 на 14 (суму атомних мас, що відповідають формульній одиниці СН 2), отримуємо справжнє співвідношення між числом атомів у молекулі:

Отримуємо справжню формулу речовини: 2 Н 4 - етилен.

Замість молярної маси для газоподібних речовин і парів за умови завдання може бути вказана щільність по якомусь газу або по повітрю.

У цьому випадку щільність газу повітрям становить 0,9655. На підставі цієї величини може бути знайдена молярна маса газу:

М = М пов. · D пов. = 29 · 0,9655 = 28.

У цьому виразі М - молярна маса газу С х Н у, М пов - середня молярна маса повітря, D пов - щільність газу С х Н у по повітрю. Отримана величина молярної маси використовується визначення істинної формули речовини.

У разі завдання може вказуватися масова частка однієї з елементів. Вона перебуває відніманням з одиниці (100%) масових часток решти елементів.

Приклад 13. Органічна сполука містить 38,71 мас. % вуглецю, 51,61 мас. % кисню та 9,68 мас. % водню. Визначити справжню формулу цієї речовини, якщо густина його парів по кисню становить 1,9375.

Рішення.Розраховуємо співвідношення між кількістю атомів у молекулі С х Н y О z:

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

Молярна маса М речовини дорівнює:

М = М(O 2) · D(O 2) = 32 · 1,9375 = 62.

Найпростіша формула речовини СН 3 О. Сума атомних мас для цієї формульної одиниці становитиме 12+3+16=31. Ділимо 62 на 31 і отримуємо справжнє співвідношення між кількістю атомів у молекулі:

х: у: z = 2: 6: 2.

Таким чином, істинна формула речовини 2 Н 6 Про 2 . Ця формула відповідає складу двоатомного спирту – етиленгліколю: СН 2 (ОН)-СН 2 (ОН).

2.10.6. Визначення молярної маси речовини

Молярна маса речовини може бути визначена на основі величини щільності його парів газу з відомою величиною молярної маси.

Приклад 14 . Щільність парів деякої органічної сполуки кисню дорівнює 1,8125. Визначте молярну масу цієї сполуки.

Рішення.Молярна маса невідомої речовини М x дорівнює добутку відносної густини цієї речовини D на молярну масу речовини M, за яким визначено значення відносної густини:

М x = D · M = 1,8125 · 32 = 58,0.

Речовами із знайденим значенням молярної маси можуть бути ацетон, пропіоновий альдегід та алліловий спирт.

Молярна маса газу може бути розрахована з використанням величини його молярного обсягу при н.у.

Приклад 15. Маса 5,6 л газу за н.у. становить 5,046 р. Розрахуйте молярну масу цього газу.

Рішення.Молярний об'єм газу за н.у дорівнює 22,4 л. Отже, молярна маса газу, що шукається, дорівнює

М = 5,046 · 22,4/5,6 = 20,18.

Шуканий газ – неон Ne.

Рівняння Клапейрона-Менделєєва використовується для розрахунку молярної маси газу, обсяг якого заданий за умов, що відрізняються від нормальних.

Приклад 16. При температурі 40 про З та тиску 200 кПа маса 3,0 л газу становить 6,0 г. Визначте молярну масу цього газу.

Рішення.Підставляючи відомі величини в рівняння Клапейрона-Менделєєва отримуємо:

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

Розглянутий газ - ацетилен С2Н2.

Приклад 17. При згорянні 5,6 л (н.у.) вуглеводню одержано 44,0 г вуглекислого газу та 22,5 г води. Відносна густина вуглеводню по кисню дорівнює 1,8125. Визначте дійсну хімічну формулу вуглеводню.

Рішення.Рівняння реакції згоряння вуглеводню можна наступним чином:

С х Н y + 0,5 (2x + 0,5 y) О 2 = х СО 2 + 0,5 у Н 2 О.

Кількість вуглеводню становить 5,6:22,4=0,25 моль. В результаті реакції утворюється 1 моль вуглекислого газу та 1,25 моль води, яка містить 2,5 моль атомів водню. При спалюванні вуглеводню кількістю речовини 1 моль виходить 4 моль вуглекислого газу та 5 моль води. Таким чином, 1 моль вуглеводню містить 4 моль атомів вуглецю та 10 моль атомів водню, тобто. хімічна формула вуглеводню С4Н10. Молярна маса цього вуглеводню дорівнює М = 4 · 12 +10 = 58. Його відносна щільність по кисню D=58:32=1,8125 відповідає величині, наведеної за умови завдання, що підтверджує правильність знайденої хімічної формули.

Завдання 427.
Обчислити мольні частини спирту і води в 96%-ном (за масою) розчині етилового спирту.
Рішення:
Мольна частка(N i) – відношення кількості розчиненої речовини (або розчинника) до суми кількостей всіх
речовин, що у розчині. У системі, що складається зі спирту та води, мольна частка води (N 1) дорівнює

А мольна частка спирту де n 1 - кількість спирту; n 2 – кількість води.

Розрахуємо масу спирту і води, що містяться в 1 літрі розчину, за умови, що їх щільність дорівнює одиниці з пропорцій:

а) маса спирту:

б) маса води:

Знаходимо кількість речовин за формулою: , де m(В) та М(В) – маса та кількість речовини.

Тепер розрахуємо мольні частини речовин:

Відповідь: 0,904; 0,096.

Завдання 428.
У 1кг води розчинено 666г КОН; густина розчину дорівнює 1,395 г/мл. Знайти: а) масову частку КОН; б) молярність; в) моляльність; г) мольні частки лугу та води.
Рішення:
а) Масова частка- Відсоткове відношення маси розчиненої речовини до загальної маси розчину визначається за формулою:

де

m (р-ра) = m (H 2 O) + m (KOH) = 1000 + 666 = 1666

б) Молярна (об'ємно-молярна) концентрація показує кількість молей розчиненої речовини, що містяться в 1 літрі розчину.

Знайдемо масу КОН, що припадає на 100 мл розчину за формулою: формулою: m = p V де p - щільність розчину, V - об'єм розчину.

m(KOH) = 1,395 . 1000 = 1395 р.

Тепер розрахуємо молярність розчину:

Знаходимо, скільки грамів HNO 3 посідає 1000г води, склавши пропорцію:

г) Мольна частка (N i) – відношення кількості розчиненої речовини (або розчинника) до суми кількостей всіх речовин, що перебувають у розчині. У системі, що складається зі спирту та води, мольна частка води (N 1) дорівнює а мольна частка спирту , де n 1 - кількість лугу; n 2 – кількість води.

У 100г даного розчину міститься 40г КОН 60г Н2О.

Відповідь: а) 40%; б) 9,95 моль/л; в) 11,88 моль/кг; г) 0,176; 0,824.

Завдання 429.
Щільність 15%-ного (за масою) розчину H 2 SO 4 дорівнює 1105 г/мл. Обчислити: а) нормальність; б) молярність; в) моляльність розчину.
Рішення:
Знайдемо масу розчину за формулою: m = p V, де p- Щільність розчину, V - Об'єм розчину.

m(H 2 SO 4) = 1,105 . 1000 = 1105 р.

Масу H 2 SO 4 , що міститься в 1000 мл розчину, знаходимо з пропорції:

Визначимо молярну масу еквівалента H 2 SO 4 із співвідношення:

МЕ (В) - молярна маса еквівалента кислоти, г/моль; М(В) – молярна маса кислоти; Z(В) - еквівалентне число; Z(кислоти) дорівнює числу іонів H+ у H 2 SO 4 → 2.

а) Молярна концентрація еквівалента (або нормальність) показує кількість еквівалентів розчиненої речовини, що міститься в 1 літрі розчину.

б) Моляльна концентрація

Тепер розрахуємо моляльність розчину:

в) Моляльна концентрація (або моляльність) показує кількість молей розчиненої речовини, що містяться у 1000г розчинника.

Знаходимо, скільки грамів H2SO4 міститься в 1000г води, склавши пропорцію:

Тепер розрахуємо моляльність розчину:

Відповідь: а) 3,38 н; б) 1,69 моль/л; 1,80 моль/кг.

Завдання 430.
Щільність 9%-ного (по масі) розчину сахарози З 12 Н 22 Про 11 дорівнює 1,035 г/мл. Обчислити: а) концентрацію сахарози в г/л; б) молярність; в) моляльність розчину.
Рішення:
М(З 12 Н 22 Про 11) = 342г/моль. Знайдемо масу розчину за формулою: m = p V, де p – густина розчину, V – обсяг розчину.

m(З 12 Н 22 Про 11) = 1,035. 1000 = 1035 р.

а) Масу З 12 Н 22 Про 11 , що міститься в розчині, обчислимо за формулою:

де
- масова частка розчиненої речовини; m (в-ва) – маса розчиненої речовини; m (р-ра) – маса розчину.

Концентрація речовини в г/л показує кількість грамів (одиниць маси), що містяться в 1л розчину. Отже, концентрація сахарози становить 93,15 г/л.

б) Молярна (об'ємно-молярна) концентрація (СМ) показує кількість молей розчиненої речовини, що містяться в 1 літрі розчину.

в) Моляльна концентрація(або моляльність) показує кількість молей розчиненої речовини, що містяться в 1000 розчинника.

Знаходимо, скільки грамів З 12 Н 22 Про 11 міститься в 1000 г води, склавши пропорцію:

Тепер розрахуємо моляльність розчину:

Відповідь: а) 93,15 г/л; б) 0,27 моль/л; в) 0,29 моль/кг.

Властивості розведених розчинів, що залежать тільки від кількості нелетючої розчиненої речовини, називаються колігативними властивостями. До них відносяться зниження тиску пари розчинника над розчином, підвищення температури кипіння і зниження температури замерзання розчину, а також осмотичний тиск.

Зниження температури замерзання та підвищення температури кипіння розчину в порівнянні з чистим розчинником:

Tзам. = = KДо. m 2 ,

Tкіп. = = Kе.. m 2 .

де m 2 – моляльність розчину, KДо і KЕ – кріоскопічна та ебуліоскопічна постійні розчинника, X 2 – мольна частка розчиненої речовини, Hпл. і Hвик. - ентальпії плавлення та випаровування розчинника, Tпл. і Tкіп. – температури плавлення та кипіння розчинника, M 1 – молярна маса розчинника.

Осмотичний тиск у розведених розчинах можна розрахувати за рівнянням

де X 2 – мольна частка розчиненої речовини, – мольний обсяг розчинника. У дуже розбавлених розчинах це рівняння перетворюється на рівняння Вант-Гоффа:

де C- Молярність розчину.

Рівняння, що описують колігативні властивості неелектролітів, можна застосувати і для опису властивостей розчинів електролітів, ввівши поправний коефіцієнт Вант-Гоффа i, наприклад:

= iCRTабо Tзам. = iKДо. m 2 .

Ізотонічний коефіцієнт пов'язаний зі ступенем дисоціації електроліту:

i = 1 + (-1),

де - Кількість іонів, що утворюються при дисоціації однієї молекули.

Розчинність твердої речовини в ідеальному розчині при температурі Tописується рівнянням Шредера:

,

де X- мольна частка розчиненої речовини в розчині, Tпл. – температура плавлення та Hпл. – ентальпія плавлення розчиненої речовини.

ПРИКЛАДИ

Приклад 8-1. Розрахувати розчинність вісмуту в кадмії при 150 і 200 o C. Ентальпія плавлення вісмуту за температури плавлення (273 o C) дорівнює 10.5 кДж. міль -1. Вважати, що утворюється ідеальний розчин та ентальпія плавлення не залежить від температури.

Рішення. Скористаємося формулою .

При 150 o C , звідки X = 0.510

При 200 o C , звідки X = 0.700

Розчинність збільшується з температурою, що притаманно ендотермічного процесу.

Приклад 8-2. Розчин 20 г гемоглобіну на 1 л води має осмотичний тиск 7.52 10 -3 атм при 25 o C. Визначити молярну масу гемоглобіну.

65 кг. міль -1.

ЗАВДАННЯ

1. Розрахувати мінімальну осмотичну роботу, що здійснюється нирками виділення сечовини при 36.6 o C, якщо концентрація сечовини в плазмі 0.005 моль. л -1, а в сечі 0.333 моль. л -1.
2. 10 г полістиролу розчинено в 1 л бензолу. Висота стовпчика розчину (щільністю 0.88 см -3) в осмометрі при 25 o C дорівнює 11.6 см. Розрахувати молярну масу полістиролу.
3. Білок сироватковий альбумін людини має молярну масу 69 кг. міль -1. Розрахувати осмотичний тиск розчину 2 г білка в 100 см 3 води при 25 o C Па і в мм стовпчика розчину. Вважати густину розчину рівною 1.0 г. см -3.
4. При 30 o C тиск пари водного розчину сахарози дорівнює 31.207 мм рт. ст. Тиск пари чистої води при 30 o C дорівнює 31824 мм рт. ст. Щільність розчину дорівнює 0.99564 см -3 . Чому дорівнює осмотичний тиск цього розчину?
5. Плазма людської крові замерзає при –0.56 o C. Яким є її осмотичний тиск при 37 o C, виміряний за допомогою мембрани, проникної тільки для води?
6. *Молярну масу ферменту визначали, розчиняючи його у воді і вимірюючи висоту стовпчика розчину в осмометрі при 20 o C, а потім екстраполюючи дані до нульової концентрації. Отримано такі дані:

C, мг. см -3
h, см

7. Молярну масу ліпіду визначають підвищення температури кипіння. Ліпід можна розчинити в метанолі або хлороформі. Температура кипіння метанолу 64.7 o C теплота випаровування 262.8 кал. г -1. Температура кипіння хлороформу 61.5 o C, теплота випаровування 59.0 кал. г -1. Розрахуйте ебуліоскопічні постійні метанолу та хлороформу. Який розчинник краще використовувати для визначення молярної маси з максимальною точністю?
8. Розрахувати температуру замерзання водного розчину, що містить 50 г етилен-гліколю в 500 г води.
9. Розчин, що містить 0.217 г сірки і 19.18 г CS 2 кипить при 319.304 К. Температура кипіння чистого CS 2 дорівнює 319.2 К. Ебуліоскопічна постійна CS 2 дорівнює 2.37 К. кг. міль -1. Скільки атомів сірки міститься в молекулі сірки, розчиненій у CS 2?
10. 68.4 г сахарози розчинено у 1000 г води. Розрахувати: а) тиск пари; б) осмотичний тиск; в) температуру замерзання; г) температуру кипіння розчину. Тиск пари чистої води при 20 o C дорівнює 2314.9 Па. Кріоскопічна та ебуліоскопічна постійні води дорівнюють 1.86 та 0.52 К. кг. моль -1 відповідно.
11. Розчин, що містить 0.81 г вуглеводню H(CH 2) n H і 190 г бромистого етилу, замерзає при 9.47 o C. Температура замерзання бромистого етилу 10.00 o C, постійна кріоскопічна 12.5 К. кг. міль -1. Розрахувати n.
12. При розчиненні 1.4511 г дихлороцтової кислоти в 56.87 г чотирихлористого вуглецю точка кипіння збільшується на 0.518 град. Температура кипіння CCl 4 76.75 o C теплота випаровування 46.5 кал. г -1. Якою здається молярна маса кислоти? Чим пояснюється розбіжність із справжньою молярною масою?
13. Деяка кількість речовини, розчинена в 100 г бензолу, знижує точку його замерзання на 1.28 o C. Та ж кількість речовини, розчинена в 100 г води, знижує точку її замерзання на 1.395 o C. Речовина має в бензолі нормальну молярну масу, а повністю дисоційовано. На скільки іонів речовина дисоціює у водному розчині? Кріоскопічні постійні для бензолу та води дорівнюють 5.12 та 1.86 К. кг. міль -1.
14. Розрахувати ідеальну розчинність антрацену в бензолі при 25 o C одиницях моляльності. Ентальпія плавлення антрацену при температурі плавлення (217 o C) дорівнює 28.8 кДж. міль -1.
15. Розрахувати розчинність п-Дібромбензолу в бензолі при 20 і 40 o C, вважаючи, що утворюється ідеальний розчин. Ентальпія плавлення п-Дібромбензолу при температурі його плавлення (86.9 o C) дорівнює 13.22 кДж. міль -1.
16. Розрахувати розчинність нафталіну в бензолі при 25 o C, вважаючи, що утворюється ідеальний розчин. Ентальпія плавлення нафталіну при температурі його плавлення (80.0 o C) дорівнює 19.29 кДж. міль -1.
17. Розрахувати розчинність антрацену в толуолі при 25 o C, вважаючи, що утворюється ідеальний розчин. Ентальпія плавлення антрацену за температури плавлення (217 o C) дорівнює 28.8 кДж. міль -1.
18. Розрахувати температуру, коли він чистий кадмій перебуває у рівновазі з розчином Cd – Bi, мольна частка Cd у якому дорівнює 0.846. Ентальпія плавлення кадмію при температурі плавлення (321.1 o C) дорівнює 6.23 кДж. міль -1.