Читайте также:
|
|
1. Растворимость кальция хлорида в воде при 1000С равна 159 г на 100 мл воды. Определите массовую долю и массу соли, содержащейся при указанной температуре в 1,35 кг раствора.
Решение. Растворимость вещества (чаще её называют коэффициентом растворимости) определяется по формуле
s = m/m0 при m0 = 100 г.
Поскольку 100 мл воды обладают массой 100 г (ρН2О = 1,00 г/мл) и, согласно условию задачи, 159 г СаСl2 содержатся в (159 + 100) = 259 г раствора, то искомая масса соли определится из пропорции:
m(CaCl2) = (159·1350)/259 = 828,8 г.
Массовая доля растворенного вещества в состоянии насыщения при 1000С определится по уравнению:
ω(СаСl2) = [m(CaCl2) /m(р-ра)] ·100% = 828,8/1350 = 61,4%.
Ответ: m(CaCl2) = 828,8 г; ω(СаСl2) = 61,4%.
2. Растворимость аммония хлорида при 900С равна 70 г на 100 г воды, а при 500С – 50 г на 100 г Н2О. Определите массу выпавшего в осадок NH4Cl при охлаждении 1кг насыщенного при 900С раствора до 500С, ирассчитайте моляльностьохлажденного до 500С раствора.
Решение. Зная растворимость NH4Cl при температурах 900С и 500С, определим массу раствора соли при разных температурах:
а) при 900C m1 = 70 + 100 = 170 г; б) при 500С m2 = 50 + 100 = 150 г. При охлаждении 170 г раствора хлорида аммония в осадок выпадает 170 – 150 = 20 г NH4Cl. А если охладить 1000 г раствора, то в осадок выпадет
m(NH4Cl) = (1000·20)/170 = 117,6 г.
Масса соли в горячем насыщенном растворе была равна
m1(NH4Cl) = (70·1000)/170 = 411,8 г,
после охлаждения раствора она уменьшилась на величину осадка и стала равной
m2(NH4Cl) = m1(NH4Cl) - m(NH4Cl) = 411,8 – 117,6 = 294,2 г.
Следовательно, масса растворителя после охлаждения составила
mН2О = mр-ра - m2(NH4Cl) = 1000 –117,6 – 294,2 = 588,2 г = 0,5882 кг.
Теперь не трудно рассчитать моляльность полученного после охлаждения раствора, зная, что молярная масса аммония хлорида М(NH4Cl) = 14 + 4 + 35,5 = 53,5 г/моль:
Сm = m2(NH4Cl)/[M(NH4Cl)·m(H2O)]; Cm = 294,2/(53,5·0,5882) = 9,35 моль/кг.
Ответ: при охлаждении в осадок выпало 117,6 г. хлорида аммония, моляльность охлажденного раствора составила 9,35 моль/кг.
3. Растворимость газообразного хлора при 100С и давлении 1,01·105 Па составляет 3,148 м3 в 1м3 воды. Определите, в каком объеме воды при этой же температуре и давлении 1,5·105 Па растворится 250 г хлора. Рассчитайте массовую долю хлора в растворе.
Решение. Определяем массу газообразного хлора в насыщенном растворе при нормальном давлении и температуре 100С, используя уравнение Менделеева-Клапейрона:
PV = mRT/M, откуда m1(Cl2) = P1·V(Cl2)·M(Cl2)/RT;
m1(Cl2) = (1,01·105·3,148·71)/(8,314·283) = 9594 г.
Согласно закону Генри-Дальтона,при изотермическом процессе масса газа, растворенного в данном объеме жидкости, пропорциональна давлению этого газа на жидкость. Применительно к нашей задаче этот закон выглядит следующим образом: m1(Cl2)/m2(Cl2) = P1/P2. И тогда масса хлора в насыщенном растворе при новом давлении Р2 будет равна:
m2(Cl2) = m1(Cl2)·Р2/Р1; m2(Cl2) = (9594·1,5·105)/(1,01·105) = 14248 г.
Объем воды, в которой растворилось 250 г хлора при давлении Р2, определим, используя пропорцию:
1000 л Н2О - 14248 г Cl2
Х л Н2О - 250 г Сl2 и тогда Х = (1000·250)/14248 = 17,5 л.
Принимая массу 1000 л воды за 1000 кг, находим, что в (1000 + 14,248) кг раствора содержится 14,248 кг Cl2. Тогда в 100 кг раствора будет содержаться:
m(Cl2) = (100·14,248)/1014,248 = 1,4 кг. Следовательно, массовая доля растворенного газа составляет 1,4%.
Ответ: 250 г хлора растворяется в объеме 17,5 л воды, массовая доля растворенного вещества ω(Cl2) = 1,4%.
4. Энтальпия растворения натрия карбоната в воде равна 25,6 кДж/моль. Определите, на какую величину повысится температура, если в 250 мл воды растворить 6 г Na2CO3. Удельную теплоёмкость раствора принять равной 4,174 Дж/г·К.
Решение. Между ΔН0раств, удельной теплоёмкостью раствора L, и температурным эффектом растворения ΔТ существует зависимость, которую применительно к условиям нашей задачи можно записать так:
ΔН0раств = (МNa2CO3·L·mH2O·ΔT)/mNa2CO3.
Преобразуем это уравнение относительно ΔT и решим его, зная, что МNa2CO3 = 106 г/моль:
ΔT = (ΔН0раств·mNa2CO3)/(МNa2CO3·L·mH2O); и
ΔT = (25,6·103·6)/(106·4,176·250) = 1,380.
Ответ: температура раствора увеличится при растворении на 1,380.
5. При растворении 4,0 г меди (2) сульфата в 0,2 л воды температура повысилась на 20. Вычислите теплоту гидратации CuSO4, если энтальпия растворения CuSO4·5H2O равна -11,72 кДж/моль, а удельная теплоёмкость раствора равна 4,18 Дж/г·К.
Решение. Тепловые эффекты процессов растворения безводной соли CuSO4 и кристаллогидрата CuSO4·5H2O будут отличаться между собой на теплоту гидратации:
СuSO4 + aq → CuSO4(aq) + ΔH0раств; ΔН01 = ΔH0раств + ΔH0гидр.
CuSO4(aq) + 5H2O = CuSO4·5H2O(aq) + ΔH0гидр.
Зато при растворении кристаллогидрата идёт только один процесс:
CuSO4·5H2O + aq → CuSO4·5H2O(aq) + ΔH0раств; и ΔН02 = ΔH0раств.
Сравнив эти два процесса, мы видим, что
ΔН0гидр(CuSO4) = ΔН0раств(CuSO4) – ΔН0раств(CuSO4·5H2O).
Энтальпию растворения безводной соли рассчитаем, как и в предыдущей задаче, по уравнению (16), зная, что MСuSO4 = 64 + 32 + 4·16 = 160 г/моль:
ΔН0раств(CuSO4) = (МCuSO4·L·mH2O·ΔT)/mCuSO4;
ΔН0раств(CuSO4) = (160·4,18·200·2)/4 = 66880 Дж(моль = 66,88 кДж/моль.
Теперь определим теплоту гидратации:
ΔН0гидр(CuSO4) = 66,88 – (-11,72) = 78,60 кДж/моль.
Ответ: теплота гидратации сульфата меди равна 78,60 кДж/моль.
Дата добавления: 2015-07-11; просмотров: 167 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
Её выражения | | | Пример 3. Вычисления, основанные на законах Рауля и Вант-Гоффа |