Какова молярная и моляльная концентрация хлорида калия в растворе, содержащем 245,7 г соли в 1000 г воды (плотность раствора составляет 1,131 г/мл), а также мольные доли соли и воды?
Пошаговый ответ:
Молярная концентрация (символ C) хлорида калия определяется как количество вещества (символ n) хлорида калия, деленное на объём раствора (символ V):
C = n/V
Для начала нужно определить количество вещества хлорида калия в растворе. Для этого воспользуемся формулой:
n = m/M
где m — масса хлорида калия, M — молярная масса хлорида калия.
Масса хлорида калия в растворе равна 245,7 г.
Молярная масса хлорида калия равна сумме атомных масс калия и хлора, то есть:
M(KCl) = M(K) + M(Cl) = 39,1 г/моль + 35,5 г/моль = 74,6 г/моль
Теперь можем подставить полученные значения в формулу и рассчитать количество вещества хлорида калия:
n = 245,7 г / 74,6 г/моль ≈ 3,29 моль
Теперь нужно определить объём раствора в литрах. Для этого воспользуемся плотностью раствора:
плотность = масса раствора / объём раствора
объём раствора = масса раствора / плотность
объём раствора = 1000 г / 1,131 г/мл = 884,18 мл = 0,88418 л
Теперь можем подставить полученные значения в формулу и рассчитать молярную концентрацию хлорида калия:
C = 3,29 моль / 0,88418 л ≈ 3,72 М
Моляльная концентрация (символ m) хлорида калия определяется как количество вещества хлорида калия, деленное на массу растворителя (в данном случае воды):
m = n/m(solvent)
Для начала нужно определить массу растворителя. Масса воды в растворе равна 1000 г.
Теперь можем подставить полученные значения в формулу и рассчитать моляльную концентрацию хлорида калия:
m = 3,29 моль / 1000 г ≈ 0,00329 моль/г
Мольные доли соли и воды в растворе определяются как отношения количества вещества соли и воды к общему количеству вещества в растворе.
Общее количество вещества в растворе равно сумме количества вещества хлорида калия и вещества воды, то есть:
n_total = n(KCl) + n(solvent)
n_total = 3,29 моль + 0,88418 л * моль/г ≈ 3,294 моль
Теперь можем подставить полученные значения и рассчитать мольные доли соли и воды:
Мольная доля соли = n(KCl) / n_total = 3,29 моль / 3,294 моль ≈ 0,999 моль
Мольная доля воды = n(solvent) / n_total = 0,88418 л * моль/г / 3,294 моль ≈ 0,268 моль
Таким образом, молярная концентрация хлорида калия в растворе составляет около 3,72 М, а моляльная концентрация — около 0,00329 моль/г. Мольная доля соли составляет около 0,999, а мольная доля воды — около 0,268.