基础化学第8版-自测题及课后习题解答-第2章.pdf 11页

'第二章稀薄溶液的依数性首页难题解析学生自测题学生自测答案章后习题答案难题解析-1例2-1已知异戊烷C5H12的摩尔质量M(C5H12)=72.15g·mol，在20.3℃的蒸气压为77.31kPa。现将一难挥发性非电解质0.0697g溶于0.891g异戊烷中，测得该溶液的蒸气压降低了2.32kPa。（1）试求出异戊烷为溶剂时Raoult定律中的常数K；（2）求加入的溶质的摩尔质量。00分析Raoult定律中的常数K=pMA，注意p是溶剂异戊烷的蒸气压。nnnBBB解（1）x=≈=BnA+nBnAmAMA00nB0Δp=pxB=pMA=pMAbB=KbBmA0K=pMA0-1对于异戊烷有K=pMA=77.31kPa×72.15g·mol-1-1=5578kPa·g·mol=5.578kPa·kg·molmB（2）Δp=KbB=KMBmAmB−10.0697g−1MB=K=5.578kPa⋅kg⋅mol=188g⋅molΔp⋅m0.891A2.32kPa×kg1000例2-2一种体液的凝固点是-0.50℃，求其沸点及此溶液在0℃时的渗透压力（已知水的Kf=1.86-1-1K·kg·mol，Kb=0.512K·kg·mol）。分析稀薄溶液的四个依数性是通过溶液的质量摩尔浓度相互关连的，即ΔpΔTbΔTfΠbB===≈KKbKfRT因此，只要知道四个依数性中的任一个，即可通过bB计算其他的三个依数性。解∆T=KbffB1 ΔTf0.500K−1bB===0.269mol⋅kgk-1f1.86K⋅kg⋅mol-1-1ΔT=Kb=0.512K⋅kg⋅mol×0.269mol⋅kg=0.138KbbB故其沸点为100+0.138=100.138℃0℃时的渗透压力Π=cRT≈bBRT-1-1-1=0.269mol·L×8.31J·K·mol×273K-1-1-1=0.269mol·L×8.31kPa·L·K·mol×273K=610kPa例2-3按溶液的凝固点由高到低的顺序排列下列溶液：-1-1①0.100mol·kg的葡萄糖溶液②0.100mol·kg的NaCl溶液-1-1③0.100mol·kg的尿素溶液④0.100mol·kg的萘的苯溶液分析这里要考虑多种因素：溶剂的凝固点、溶剂的摩尔凝固点降低常数、溶液的质量摩尔浓度、溶质是电解质还是非电解质。0–1解①②③的溶剂为水，Tf=0℃，Kf=1.86K·kg·mol。-1–1ΔTf（葡萄糖）=ΔTf（尿素）=0.100mol·kg×1.86K·kg·mol=0.186KTf（葡萄糖）=Tf（尿素）=-0.186℃。0–1④的溶剂为苯，Tf=5.50℃，Kf=5.10K·kg·mol。-1–1ΔTf（萘）=0.100mol·kg×5.10K·kg·mol=0.510KTf（萘）=5.50–0.510=4.99℃。②为强电解质溶液，其他为非电解质溶液。-1–1ΔTf（NaCl）=2×0.100mol·kg×1.86K·kg·mol=0.372KTf（NaCl）=-0.372℃。综合以上因素，凝固点由高到低的顺序为④＞①=③＞②。学生自测题判断题选择题填空题问答题计算题一、判断题（对的打√，错的打×）1.由于乙醇比水易挥发，故在相同温度下乙醇的蒸气压大于水的蒸气压。()2.在液体的蒸气压与温度的关系图上，曲线上的任一点均表示气、液两相共存时的相应温度及压力。()2 3.将相同质量的葡萄糖和尿素分别溶解在100g水中，则形成的两份溶液在温度相同时的Δp、ΔTb、ΔTf、Π均相同。()4.若两种溶液的渗透压力相等，其物质的量浓度也相等。()5.某物质的液相自发转变为固相，说明在此温度下液相的蒸气压大于固相的蒸气压。()二、选择题（将每题一个正确答案的标号选出）-1-1-11.有下列水溶液：①0.100mol·kg的C6H12O6、②0.100mol·kg的NaCl、③0.100mol·kgNa2SO4。在相同温度下，蒸气压由大到小的顺序是()A.②＞①＞③B.①＞②＞③C.②＞③＞①D.③＞②＞①E.①＞③＞②2.下列几组用半透膜隔开的溶液，在相同温度下水从右向左渗透的是()A.5%的C6H12O6|半透膜|2%的NaCl-1-1B.0.050mol·kg的NaCl|半透膜|0.080mol·kg的C6H12O6-1-1C.0.050mol·kg的尿素|半透膜|0.050mol·kg的蔗糖-1-1D.0.050mol·kg的MgSO4|半透膜|0.050mol·kg的CaCl2E.0.90%的NaCl|半透膜|2%的NaCl3.与难挥发性非电解质稀溶液的蒸气压降低、沸点升高、凝固点降低有关的因素为()A.溶液的体积B.溶液的温度C.溶质的本性D.单位体积溶液中溶质质点数E.以上都不对-14.50g水中溶解0.5g非电解质，101.3kPa时，测得该溶液的凝固点为-0.31℃，水的Kf=1.86K·kg·mol，则此非电解质的相对分子质量为()A.60B.30C.56D.28E.2805.欲较精确地测定某蛋白质的相对分子质量，最合适的测定方法是()A.凝固点降低B.沸点升高C.渗透压力D.蒸气压下降E.以上方法都不合适三、填空题1.关于Raoult定律所讨论的依数性适用于(1)、(2)的(3)溶液。3 2.稀溶液的依数性包括（4）、（5）、（6）和（7）。3.产生渗透现象的必备条件是（8）和（9）；水的渗透方向为（10）或（11）。四、问答题1.何谓Raoult定律？在水中加入少量葡萄糖后，凝固点将如何变化？为什么？2.在临床补液时为什么一般要输等渗溶液？五、计算题1.临床上用来治疗碱中毒的针剂NH4Cl(Mr=53.48)，其规格为20.00mL一支，每支含0.1600gNH4Cl，计算该针剂的物质的量浓度及该溶液的渗透浓度，在此溶液中红细胞的行为如何？2.溶解0.1130g磷于19.04.0g苯中，苯的凝固点降低0.245℃，求此溶液中的磷分子是由几个磷原子-1组成的。（苯的Kf=5.10K·kg·mol，磷的相对原子质量为30.97）学生自测答案一、判断题1.√2.√3.×4.×5.√二、选择题1.B2.B3.D4.A5.C三、填空题1.(1)难挥发性(2)非电解质(3)稀溶液2.（4）溶液的蒸气压下降（5）沸点升高（6）凝固点降低（7）溶液的渗透压力。3.（8）存在半透膜（9）膜两侧单位体积中溶剂分子数不等（10）从纯溶剂向溶液（11）从稀溶液向浓溶液四、问答题1.RaoultFM探索溶液蒸气压下降的规律。对于难挥发性的非电解质稀溶液，他得出了如下经验公式：oop=pxA又可表示为Δp=p-p=KbBoΔp是溶液蒸气压的下降，比例常数K取决于p和溶剂的摩尔质量MA。这就是Raoult定律。温度一定时，难挥发性非电解质稀溶液的蒸气压下降与溶质的质量摩尔浓度bB成正比，而与溶质的本性无关。在水中加入葡萄糖后，凝固点将比纯水低。因为葡萄糖溶液的蒸气压比水的蒸气压低，在水的凝固点时葡萄糖溶液的蒸气压小于冰的蒸气压，两者不平衡，只有降低温度，才能使溶液和冰平衡共存。2.这里一个重要问题就是使补液与病人血浆渗透压力相等，才能使体内水分调节正常并维持细胞的4 正常形态和功能。否则会造成严重后果。五、计算题0.160g−11.c(NHCl)==0.1496mol⋅L4-10.0200L×53.48g⋅mol-1-1-1cos(NH4Cl)=0.1496mol⋅L×2×1000mmol⋅mol=299.2mmol⋅L红细胞行为正常。m⋅1000B2.∆T=Kb=K⋅ffBfM⋅mBA-1-1Kf⋅1000⋅mB5.10K⋅kg⋅mol×0.1130g×1000g⋅kg−1MB===123.5g⋅molmA⋅ΔTf0.245K×19.04g磷分子的相对分子质量为123.5123.5所以，磷分子中含磷原子数为：=3.99≈430.97章后习题答案习题1.水在20℃时的饱和蒸气压为2.34kPa。若于100g水中溶有10.0g蔗糖(Mr=342)，求此溶液的蒸气压。nA解根据x=,An+nAB100g10.0gn(HO)==5.56moln(蔗糖)==0.0292mol2-1−118.0g⋅mol342g⋅moln(H2O)5.56molx(HO)===0.9952n(HO)+n(蔗糖)5.56mol+0.0292mol20p=px(HO)=2.34kPa×0.995=2.33kPa22.甲溶液由1.68g蔗糖(Mr=342)和20.00g水组成，乙溶液由2.45g（Mr=690）的某非电解质和20.00g水组成。⑴在相同温度下，哪份溶液的蒸气压高？⑵将两份溶液放入同一个恒温密闭的钟罩里，时间足够长，两份溶液浓度会不会发生变化，为什么？5 ⑶当达到系统蒸气压平衡时，转移的水的质量是多少？1.68g解(1)n(甲)==0.004912mol−1342g⋅mol2.45gn(乙)==0.003551mol−1690g⋅mol0.004912mol−1b（甲）==0.2456mol⋅kg0.0200kg0.003551mol−1b（乙）==0.1775mol⋅kg0.0200kg溶液乙的蒸气压下降小，故蒸气压高。（2）乙溶液浓度变浓,甲溶液浓度变稀。因为浓度不同的溶液置于同一密闭容器中，由于b不同，BP不同，蒸发与凝聚速度不同。乙溶液蒸气压高，溶剂蒸发速度大于甲溶液蒸发速度，所以溶液乙中溶剂可以转移到甲溶液。（3）设由乙溶液转移到甲溶液的水为x(g),当两者蒸气压相等时，则b(甲)=b（乙）0.004912mol0.003551mol=(20.00+x)g(20.00−x)gx=3.22g3.将2.80g难挥发性物质溶于100g水中，该溶液在101.3kPa下，沸点为100.51℃。求该溶质的-1-1相对分子质量及此溶液的凝固点。(Kb=0.512K·kg·mol，Kf=1.86K·kg·mol)0解∆T=T−T=(100.51+273.15)K−(100.00+273.15)K=0.51KbbbΔTb0.51K−1b===0.996mol⋅kgB−1Kb0.512K⋅kg⋅molm2.80g−1M===28.1g⋅molr−1bBV0.996mol⋅kg×0.100kg−1−1∆T=Kb=1.86K⋅kg⋅mol×0.996mol⋅kg=1.85KffB该溶液的凝固点T为-1.85℃f6 4.烟草有害成分尼古丁的实验式是C5H7N，今将538mg尼古丁溶于10.0g水，所得溶液在101.3kPa下的沸点是100.17℃。求尼古丁的分子式。0解∆T=T−T=0.17KbbbΔTb0.17K−1b===0.332mol⋅kgB−1Kb0.512K⋅kg⋅molm0.538g−1M===162g⋅molr−1bB0.0100kg×0.332mol⋅kg尼古丁的分子式为：CHN101425.溶解3.24g硫于40.0g苯中，苯的凝固点降低1.62℃。求此溶液中硫分子是由几个硫原子组成的？-1(Kf=5.10K·kg·mol)ΔTf1.62K−1解b===0.318mol⋅kgB−1Kf5.10K⋅kg⋅molm3.24g−1M===255g⋅molr−1bB0.0400kg×0.318mol⋅kg此溶液中硫原子是由8个硫原子组成。-16.试比较下列溶液的凝固点的高低：(苯的凝固点为5.5℃，Kf=5.12K·kg·mol，水的Kf=1.86-1K·kg·mol)-1-1⑴0.1mol·L蔗糖的水溶液；⑵0.1mol·L乙二醇的水溶液；-1-1⑶0.1mol·L乙二醇的苯溶液；⑷0.1mol·L氯化钠水溶液。解对于非电解质溶液∆T=Kb，电解质溶液ΔT=iKb，故相同浓度溶液的凝固点的大小顺ffBffB序是：⑶＞⑴＝⑵＞⑷7.试排出在相同温度下，下列溶液渗透压由大到小的顺序：⑴c(CHO)=0.2mol·L-1；⑵1−16126c(NaCO)=0.2mol⋅L；2321−1-1⑶c(NaPO)=0.2mol⋅L；⑷c(NaCl)=0.2mol·L。343解根据非电解质溶液Π=cRT,电解质溶液Π=icRT,渗透压大小顺序是：⑷＞⑵＞⑶＞⑴8.今有一氯化钠溶液，测得凝固点为-0.26℃，下列说法哪个正确，为什么？7 -1-1⑴此溶液的渗透浓度为140mmol·L；⑵此溶液的渗透浓度为280mmol·L；-1-1⑶此溶液的渗透浓度为70mmol·L；⑷此溶液的渗透浓度为7153mmol·L。解由于NaCl在水溶液中可以电离出2倍质点数目，该溶液的渗透浓度可认为{c}-1≈{2b}−1：0smol⋅LBmol⋅kg0.26K−12b==0.140mol⋅kgB−11.86K⋅kg⋅mol-1所以（1）正确，氯化钠溶液的渗透浓度应为140mmol·L9.100mL水溶液中含有2.00g白蛋白，25℃时此溶液的渗透压力为0.717kPa求白蛋白的相对分子质量。解Π0.717kPa−4−1c(白蛋白)===2.89×10mol⋅L−1-1RT8.314kPa⋅L⋅mol⋅K×(273+25)K2.00g4−1M（白蛋白）==6.92×10g⋅mol−4-12.89×10mol⋅L×0.100L10.测得泪水的凝固点为-0.52℃，求泪水的渗透浓度及37℃时的渗透压力。0.52K−1解b==0.280mol⋅kgB−11.86K⋅kg⋅mol−1泪水的渗透浓度为280mmol⋅L。−1−1-1Π=0.28mol⋅L×8.314kPa⋅L⋅mol⋅K×(273+37)K=722kPa11.今有两种溶液，一为1.50g尿素(Mr=60.05)溶于200g水中，另一为42.8g某非电解质溶于1000g水中，这两种溶液在同一温度下结冰，试求该非电解质的相对分子质量。解若两溶液在同一温度下结冰，则b(尿素)=b（某非电解质），m/Mr∆T=Kb=KffBfV−1有1.50g/60.05g⋅mol42.8g/Mr=200g1000g−1M=343g⋅molr12.在0.100kg的水中溶有0.020molNaCl,0.010molNa2SO4和0.040molMgCl2。假如它们在溶液中完全电离，计算该溶液的沸点升高值。0.020mol−1解b(NaCl)==0.20mol⋅kg0.100kg8 0.010mol−1b(NaSO)==0.10mol⋅kg240.100kg0.040mol−1b(MgCl)==0.40mol⋅kg20.100kg他们在溶液中完全电离，溶液中总质点数目为：b(总)=2×b(NaCl)+3×b(NaSO)+3×b(MgCl)242−1−1−1=2×0.20mol⋅kg+3×0.10mol⋅kg+3×0.40mol⋅kg−1=1.9mol⋅kg−1−1∆T=0.512K⋅kg⋅mol×1.9mol⋅kg=0.97KbExercises1.Whatarethenormalfreezingpointsandboilingpointsofthefollowingsolution?(a)21.0gNaClin135mLofwater.(b)15.4gofureain66.7mLofwater.−1Solution:（a）21.0g/58.5g⋅mol−1c(NaCl)==2.659mol⋅L0.135L−1−1∆T=2×1.86K⋅kg⋅mol×2.659mol⋅L=9.89KfoT=−9.89Cf−1−1∆T=2×0.512K⋅kg⋅mol×2.659mol⋅L=2.72KboT=102.72Cb−115.4g/60.0g⋅mol−1(b)c(CONH)==3.848mol⋅L240.0667L−1−1∆T=1.86K⋅kg⋅mol×3.848mol⋅L=7.16KfoT=−7.16Cf−1−1∆T=0.512K⋅kg⋅mol×3.848mol⋅L=1.97KboT=101.97Cb2.If4.00gofacertainnonelectrolyteisdissolvedin55.0gofbenzene,theresultingsolutionfreezesat2.36℃.Calculatethemolecularweightofthenonelectrolyte.ooooSolution:∆T=T−T=5.5C−2.36C=3.14Cfff3.14K−1b==0.616mol⋅kgB−15.10K⋅kg⋅mol9 4.00g/0.0550kg−1M==118g⋅molr-10.616mol⋅kg3.Theaverageosmoticpressureofseawaterisabout30.0atmat25℃.Calculate(molarity)ofanaqueoussolutionofurea(NH2CONH2)thatisisotonicwithseawater.101.3kPaSolution:30.0atm×=3039kPa1atmΠ3039kPac(HNCONH)==22−1−1RT8.314kPa⋅L⋅Kmol×298K−1=1.23mol⋅L4.Aquantityof7.85gofacompoundhavingtheempiricalformulaC5H4isdissolved301gofbenzene.Thefreezingpointofthesolutionis1.05℃belowthatformulaofthiscompound?Solution:b=1.05K=0.206mol⋅kg−1B−15.10K⋅kg⋅molM=7.85g=127g⋅mol−1r-10.301kg×0.206mol⋅kg−1−1SincetheformulamassofCHis64g⋅molandthemolarmassisfoundtobe127g⋅mol,54themolecularformulaofthecompoundisCH.1085.Ethyleneglycol(EG)CH2(OH)CH2(OH),isacommonautomobileantifreeze.itischeap,water-soluble,andfairlynonvolatile(b.p.197pointofasolutioncontaining651gofthis℃).Calculatethefreezingsubstancein2505gofwater.Wouldyoukeepthissubstanceinyourcarradiatorduringthesummer?Themolarmassofethyleneglycolis62.01g.-1-1651g/62.01g⋅mol−1Solution:M(EG)=62.01g·molb(EG)==4.19mol⋅kg2.505kg−1−1o∆Tf=1.86K⋅kg⋅mol×4.19mol⋅kg=7.79KTf=−7.79C−1−1o∆T=0.512K⋅kg⋅mol×4.19mol⋅kg=2.15KT=102.15CbbBecausethesolutionwillboilat102.15℃,itwouldbeinsummertopreventthesolutionfromboiling.6.Asolutionispreparedbydissolving35.0gofhemoglobin(Hb)inenoughwatertomakeuponeliterinvolume.Iftheosmoticpressureofthesolutionisfoundtobe10.0mmHgat25℃,calculatethemolarmassofhemoglobin.10 Solution:theconcentrationofthesolution:101.3kPa10.mmHg×Π760mmHg−4−1c(Hb)===5.38×10mol⋅L−1-1RT8.314kPa⋅L⋅mol⋅K×(273+25)K35.0g4−1M(Hb)==6.51×10g⋅mol-4-15.38×10mol⋅L×1L7.A0.86percentbymasssolutionofNaCliscalled“physiologicalsaline”becauseitsosmoticpressureisequaltothatofthesolutioninbloodcell.Calculatetheosmoticpressureofthissolutionatnormalbodytemperature(37℃).Notethatthedensityofthesalinesolutionis1.005g/mL.0.86g−1×1.005g⋅mLSolution:100g1000mL−1c(NaCl)=×=0.148mol⋅L−158.5g⋅mol1LΠ=icRTB=2×0.148mol⋅L−1×8.314kPa⋅L⋅mol−1⋅K-1×(273+37)K=763kPa11'