Хорошо, я с удовольствием помогу вам разобраться в данной задаче.
В данной задаче мы хотим определить массовую долю этиленгликоля в водном растворе, используя эбуллиоскопическую постоянную для воды.
Для начала, давайте вспомним, что эбуллиоскопия - это метод определения молекулярного веса растворителя с помощью изменения температуры его кипения при добавлении вещества.
Формула, связывающая изменение температуры кипения (дельта Т) с массовой долей добавленного вещества (х) и эбуллиоскопической постоянной растворителя (к), выглядит следующим образом:
дельта Т = к * м * x
где дельта Т - изменение температуры кипения, х - массовая доля добавленного вещества, к - экспериментально измеренная эбуллиоскопическая постоянная растворителя, м - молярная масса растворителя.
Перейдем теперь к деталям задачи. Вам дано значение эбуллиоскопической постоянной для воды (к), которая равна 0,52. Также вам известно, что водный раствор с кипящей точкой 103,2ос. содержит этиленгликоль C2H4(OH)2.
Используя формулу, мы можем записать уравнение для решения задачи:
дельта Т = к * м * x
Мы хотим найти массовую долю этиленгликоля (х), поэтому давайте перенесем выражение для x на одну сторону уравнения:
х = дельта Т / (к * м * x)
Теперь нам нужно найти значение дельта Т - изменения температуры кипения. Оно равно разности между температурой кипения раствора и температурой кипения чистой воды (в данном случае 103,2ос.):
дельта Т = 103,2ос. - 100ос. = 3,2ос.
Теперь мы можем подставить полученное значение дельта Т в уравнение и решить его для массовой доли этиленгликоля:
х = 3,2ос. / (0,52 * м * x)
Осталось только выразить x:
x = 3,2ос. / (0,52 * м)
Но нам нужно также знать молярную массу этиленгликоля (м) для решения задачи. Согласно его молекулярной формуле C2H4(OH)2, молярная масса будет равна сумме масс углерода (12,01 г/моль) и масс двух масс углеводородной цепи (2 * 1,01 г/моль) и двух масс гидроксильной группы (2 * 16,00 г/моль):
Чтобы решить эту задачу, нам потребуется использовать закон про порядок превращения вещества, известный как закон Гей-Люссака:
"Если два газа, соответствующих условиям постоянства состояния, объединяется в реакции, то их объемы после реакции имеют простое отношение целых чисел."
Используем эти принципы и данные из задачи для решения вопроса.
Шаг 1: Определение коэффициента превращения
Известно, что на каждую тонну (1000 кг) серы получается 3 кг сероводорода. Для определения количества сероводорода, выделяющегося при получении 125 тонн серы, мы должны умножить количество серы на коэффициент превращения.
Коэффициент превращения = масса сероводорода, выделяющегося на каждую тонну серы / масса серы
Масса сероводорода, выделяющегося на каждую тонну серы = 3 кг
Масса серы = 125 тонн = 125 000 кг
Коэффициент превращения = 3 кг / 125 000 кг
Шаг 2: Определение количества сероводорода
Поскольку задача просит нас определить объем сероводорода, удобно использовать объем серы, так как между массой и объемом вещества существует пропорциональность (при условиях постоянства состояния). Используем мольный объем газов при нормальных условиях: 1 моль газа занимает 22,4 л.
Объем серы = масса серы / плотность серы
Объем сероводорода = объем серы * коэффициент превращения
Плотность серы = 2 г/см^3 = 2 кг/л (так как 1 кг = 1 л, и объемы измеряются в литрах)
Объем серы = 125 000 кг / 2 кг/л = 62 500 л
Объем сероводорода = 62 500 л * (3 кг / 125 000 кг)
Шаг 3: Расчет количества сероводорода
У нас есть объем сероводорода в литрах. Поскольку в условии сказано, что объем сероводорода выделяется при нормальных условиях (н.у.), то мы можем считать, что это объем при стандартных температуре и давлении (STP): температура 0°C и давление 1 атмосфера. Поэтому объем сероводорода в литрах будет равен его количеству в молях:
Количество сероводорода в молях = объем сероводорода в литрах / мольный объем газа при н.у. (22,4 л/моль)
Количество сероводорода в молях = (62 500 л * (3 кг / 125 000 кг)) / 22,4 л/моль
Шаг 4: Переводим количество сероводорода из молярной формы в объемную форму
Количество сероводорода в литрах = количество сероводорода в молях * мольный объем газа при н.у.
Количество сероводорода в литрах = [(62 500 л * (3 кг / 125 000 кг)) / 22,4 л/моль] * 22,4 л/моль
Шаг 5: Упрощение и решение выражения
Выражение упрощается, стандартный объем газа l/моль сокращается, и останется только литры.
Количество сероводорода в литрах = (62 500 л * 3 кг) / 125 000 кг
Количество сероводорода в литрах = 150 000 л / 125 000 кг
Теперь мы можем сократить единицы измерения:
Количество сероводорода в литрах = 1.2 л
Итак, при получении 125 тонн серы на химзаводе будет выделено примерно 1.2 л сероводорода (при нормальных условиях).
В данной задаче мы хотим определить массовую долю этиленгликоля в водном растворе, используя эбуллиоскопическую постоянную для воды.
Для начала, давайте вспомним, что эбуллиоскопия - это метод определения молекулярного веса растворителя с помощью изменения температуры его кипения при добавлении вещества.
Формула, связывающая изменение температуры кипения (дельта Т) с массовой долей добавленного вещества (х) и эбуллиоскопической постоянной растворителя (к), выглядит следующим образом:
дельта Т = к * м * x
где дельта Т - изменение температуры кипения, х - массовая доля добавленного вещества, к - экспериментально измеренная эбуллиоскопическая постоянная растворителя, м - молярная масса растворителя.
Перейдем теперь к деталям задачи. Вам дано значение эбуллиоскопической постоянной для воды (к), которая равна 0,52. Также вам известно, что водный раствор с кипящей точкой 103,2ос. содержит этиленгликоль C2H4(OH)2.
Используя формулу, мы можем записать уравнение для решения задачи:
дельта Т = к * м * x
Мы хотим найти массовую долю этиленгликоля (х), поэтому давайте перенесем выражение для x на одну сторону уравнения:
х = дельта Т / (к * м * x)
Теперь нам нужно найти значение дельта Т - изменения температуры кипения. Оно равно разности между температурой кипения раствора и температурой кипения чистой воды (в данном случае 103,2ос.):
дельта Т = 103,2ос. - 100ос. = 3,2ос.
Теперь мы можем подставить полученное значение дельта Т в уравнение и решить его для массовой доли этиленгликоля:
х = 3,2ос. / (0,52 * м * x)
Осталось только выразить x:
x = 3,2ос. / (0,52 * м)
Но нам нужно также знать молярную массу этиленгликоля (м) для решения задачи. Согласно его молекулярной формуле C2H4(OH)2, молярная масса будет равна сумме масс углерода (12,01 г/моль) и масс двух масс углеводородной цепи (2 * 1,01 г/моль) и двух масс гидроксильной группы (2 * 16,00 г/моль):
м = 2 * 12,01 г/моль + 4 * 1,01 г/моль + 2 * 16,00 г/моль = 62,07 г/моль
Теперь мы можем подставить значение молярной массы и решить уравнение:
x = 3,2ос. / (0,52 * 62,07 г/моль * x)
Обе стороны уравнения содержат x, поэтому давайте перенесем одну из них на другую сторону:
x * 0,52 * 62,07 г/моль = 3,2ос.
x = 3,2ос. / (0,52 * 62,07 г/моль)
x ≈ 0,096
Таким образом, массовая доля этиленгликоля в водном растворе составляет около 0,096, что можно выразить в процентах как примерно 9,6%.
Надеюсь, что данное пошаговое решение помогло вам лучше понять данную задачу. Если у вас остались вопросы, не стесняйтесь задавать их!