Для решения данной задачи нам понадобятся основные принципы количественного химического анализа, а именно закон Рауля и молярная масса. Давайте начнем.
1. Применение закона Рауля:
Закон Рауля относится к системам с нерастворенными немолярными частями и позволяет определить изменение величины температуры кипения раствора по сравнению с чистым растворителем. Согласно этому закону, изменение температуры кипения (ΔT) пропорционально мольной доле растворенного вещества в растворителе. Формула для расчета изменения температуры кипения выглядит следующим образом:
ΔT = Kb * m * i
где:
ΔT - изменение температуры кипения
Kb - постоянная температурного повышения (зависит от растворителя)
m - мольная доля растворенного вещества
i - количество ионов после диссоциации вещества (в данном случае, мы считаем, что Сo(NH2)2 диссоциирует на 3 иона)
2. Расчет мольной доли:
Для расчета мольной доли сначала определим количество вещества карбамида (Co(NH2)2). Для этого нам необходимо знать массу растворенного вещества и его молярную массу. Молярная масса карбамида равна сумме массы атомов в его формуле:
Со (1 атом) + N (2 атома) + Н (6 атомов) = 12 * 1 + 2 * 14 + 6 * 1 = 60 г/моль
Теперь мы можем рассчитать количество вещества карбамида:
мольное количество = масса / молярная масса
мольное количество = ? / 60 г/моль
Зная, что масса карбамида равна Х граммов, мы можем записать уравнение:
мольное количество = Х / 60 г/моль
3. Определение мольной доли:
Теперь у нас есть мольное количество карбамида. Мольная доля (m) рассчитывается следующим образом:
m = мольное количество карбамида / мольное количество воды
Нам дано, что масса воды равна 250 г, а молярная масса воды равна 18 г/моль:
мольное количество воды = 250 г / 18 г/моль
4. Расчет изменения температуры кипения:
Теперь, имея массу растворенного вещества (Х) и мольную долю (m), мы можем вычислить изменение температуры кипения (ΔT) при помощи уравнения, описанного в первом шаге:
ΔT = Kb * m * i
Величина Kb зависит от растворителя. Для воды Kb равно 0,52 °C моль/кг.
5. Расчет количества карбамида:
Теперь мы можем использовать полученное ранее значение изменения температуры кипения (2 °C) для вычисления неизвестной массы карбамида (X):
2 = 0,52 * m * 3
Теперь мы можем решить уравнение для X:
X = (2 / (0,52 * 3)) г
Подставив значения в это уравнение, получим:
X ≈ 1,28 г
Таким образом, чтобы повысить температуру кипения 250 г воды на 2 градуса, необходимо растворить примерно 1,28 г карбамида Co(NH2)2.
1. Применение закона Рауля:
Закон Рауля относится к системам с нерастворенными немолярными частями и позволяет определить изменение величины температуры кипения раствора по сравнению с чистым растворителем. Согласно этому закону, изменение температуры кипения (ΔT) пропорционально мольной доле растворенного вещества в растворителе. Формула для расчета изменения температуры кипения выглядит следующим образом:
ΔT = Kb * m * i
где:
ΔT - изменение температуры кипения
Kb - постоянная температурного повышения (зависит от растворителя)
m - мольная доля растворенного вещества
i - количество ионов после диссоциации вещества (в данном случае, мы считаем, что Сo(NH2)2 диссоциирует на 3 иона)
2. Расчет мольной доли:
Для расчета мольной доли сначала определим количество вещества карбамида (Co(NH2)2). Для этого нам необходимо знать массу растворенного вещества и его молярную массу. Молярная масса карбамида равна сумме массы атомов в его формуле:
Со (1 атом) + N (2 атома) + Н (6 атомов) = 12 * 1 + 2 * 14 + 6 * 1 = 60 г/моль
Теперь мы можем рассчитать количество вещества карбамида:
мольное количество = масса / молярная масса
мольное количество = ? / 60 г/моль
Зная, что масса карбамида равна Х граммов, мы можем записать уравнение:
мольное количество = Х / 60 г/моль
3. Определение мольной доли:
Теперь у нас есть мольное количество карбамида. Мольная доля (m) рассчитывается следующим образом:
m = мольное количество карбамида / мольное количество воды
Нам дано, что масса воды равна 250 г, а молярная масса воды равна 18 г/моль:
мольное количество воды = 250 г / 18 г/моль
4. Расчет изменения температуры кипения:
Теперь, имея массу растворенного вещества (Х) и мольную долю (m), мы можем вычислить изменение температуры кипения (ΔT) при помощи уравнения, описанного в первом шаге:
ΔT = Kb * m * i
Величина Kb зависит от растворителя. Для воды Kb равно 0,52 °C моль/кг.
5. Расчет количества карбамида:
Теперь мы можем использовать полученное ранее значение изменения температуры кипения (2 °C) для вычисления неизвестной массы карбамида (X):
2 = 0,52 * m * 3
Теперь мы можем решить уравнение для X:
X = (2 / (0,52 * 3)) г
Подставив значения в это уравнение, получим:
X ≈ 1,28 г
Таким образом, чтобы повысить температуру кипения 250 г воды на 2 градуса, необходимо растворить примерно 1,28 г карбамида Co(NH2)2.