ПО ХИМИИ A solution of iron(III) chloride, FeCl3, are used in photoengraving and to make ink. This compound can be made by the following reaction.2Fe + 3Cl2 --> 2FeCl3
(a) How many moles of FeCl3 form from 24 moles of Cl2?
(b) How many moles of Fe are needed to combine with 24 moles of Cl2 by this reaction?
M(Na₂CO₃) = 2*23+12+3*16 = 106 г/моль
M(Na₂CO₃*10 H₂O) = 106 + 10*18 = 286 г/моль
m(Na₂CO₃*10 H₂O) = 97.2 г
V(H₂O) = 300 мл
m(H₂O) = 300 г
d = 1.094 г/мл
а)
Массовая доля (процентная концентрация) - это отношение массы растворенного вещества к массе раствора (выраженная в процентах).
w(X) = m(X) / m(раствор)
Масса раствора равна сумме массы воды, взятой для растворения, и массы соли, взятой для растворения: m(раствор) = m(H₂O) + m(Na₂CO₃*10 H₂O) = 300 г + 97.2 г = 397,2 г.
Масса десятиводной соды Na₂CO₃*10H₂O - 97,2 г. Но в эту массу входит и масса кристаллогидратной воды. А чтобы найти массовую долю Na₂CO₃ нам нужно знать массу чистого вещества Na₂CO₃. Найдем ее, исходя из молекулярных масс безводной соды и десятиводной соды:
Na₂CO₃ * 10 H₂O - Na₂CO₃
286 г 106 г
97,2 г х г
х = 97,2*106/286 = 36,025 г = m(Na₂CO₃)
w(Na₂CO₃) = m(Na₂CO₃) / m(раствор) = 36,025 / 397,2 = 0,09070 = 9,07%
Массовая доля 9,07%
б)
Молярная (мольная) доля - отношение количества растворенного вещества к сумме количества всех веществ смеси (раствора): x(X) = n(X) / [ n(X) + n(Y) +n(Z) +].
В нашем случае x(Na₂CO₃) = n(Na₂CO₃) / [ n(Na₂CO₃) + n(H₂O)].
n(Na₂CO₃) = m(Na₂CO₃) / M(Na₂CO₃) = 36.025 г / 106 г/моль = 0,340 моль
Количество вещества воды узнаем, исходя из массы воды. Для этого к исходным 300 г. воды нужно прибавить массу кристаллогидратной воды. Но можно из массы раствора отнять массу безводной соды:
m(H₂O) = m(раствор) - m(Na₂CO₃) = 397,2 - 36,025 = 361,175 г.
Тогда n(H₂O) = m(H₂O) / M(H₂O) = 361,175 г / 18 г/моль = 20,065 моль
Тогда x(Na₂CO₃) = 0,34 / [0,34 + 20,065] = 0,01666 = 1,67%
Мольная доля 1,67%
в)
Моляльность – отношение количества растворенного вещества к массе чистого растворителя (в кг)
Количество вещества n(Na₂CO₃) = 0,340 моль
Масса чистого растворителя (воды) m(H₂O) = 361,175 г = 0,361175 кг.
Моляльность равна: 0,340 моль / 0,361175 кг = 0,94 моль/кг
Моляльность 0,94 моль/кг
г)
Молярная концентрация эквивалента - количество вещества эквивалента в одном литре раствора: Cn = n(Э) / V(л) (другое название - нормальность раствора)
Связь между молярной концентрацией Cm и молярной концентрацией эквивалентов Cn:
Cn = zCm = Сm / f, где z - число эквивалентности, f - фактор эквивалентности. z - это число эквивалентов вещества, содержащихся в одном моль этого вещества - целое положительное число.
Оно зависит от конкретной реакции, в которую вступает вещество. В нашем случае типичная реакция с ионами водорода:
Na₂CO₃ + 2 H⁺ = 2 Na⁺ + CO₂ + H₂O
Как видно, один карбонат-ион соответствует (эквивалентен) 2 ионам водорода. А это значит, что число z равно 2
Для удобства сначала рассчитаем молярную концентрацию Na₂CO₃: Cm(Na₂CO₃) = n(Na₂CO₃) / V(л)
Мы уже знаем, что n(Na₂CO₃) = 0,340 моль
Объем раствора узнаем, разделив массу раствора на плотность: V = 397,2 г/ 1,094 г/мл = 363,07 мл = 0,363607 л.
Тогда молярная концентрация Cm(Na₂CO₃) = 0,340 моль / 0,36307 л = 0,94 моль/л (0,94 М)
Cn = zCm = 2*0,94 = 1,88 моль эквивалента / л (1,88 N)
Молярная концентрация эквивалента 1,88 моль эквивалента / л