为了防止水在仪器内冻结,在里面加人甘油,如需使其凝固点降低至-2.00℃,则在每100 g水中应加入多少克甘油(甘油的分子式为C_3H_8O_3)?
为了防止水在仪器内冻结,在里面加人甘油,如需使其凝固点降低至-2.00℃,则在每100 g水中应加入多少克甘油(甘油的分子式为C$$_3$$H$$_8$$O$$_3$$)?
题目解答
答案
Kf(水)=1.86 k·kg/mol
$$\triangle $$Tf=kfbm=1.86$$\times $$n(甘油)/0.1 kg=2
n(甘油)=0.1075 mol
m(甘油)=0.1075$$\times $$92=9.89 g
解析
考查要点:本题主要考查溶液的凝固点降低原理及其相关计算,涉及质量摩尔浓度、凝固点降低常数的应用。
解题核心思路:
- 凝固点降低公式:$\Delta T_f = K_f \cdot b$,其中$b$为质量摩尔浓度(溶质的物质的量/溶剂质量)。
- 确定温差:纯水的凝固点为$0^\circ \text{C}$,题目要求降至$-2.00^\circ \text{C}$,故$\Delta T_f = 2.00^\circ \text{C}$。
- 计算溶质物质的量:通过公式变形求出甘油的物质的量,再结合摩尔质量计算质量。
破题关键点:
- 正确代入公式,注意单位统一(溶剂质量需转换为千克)。
- 准确计算甘油的摩尔质量(分子式为$C_3H_8O_3$)。
步骤1:确定凝固点降低值
纯水的凝固点为$0^\circ \text{C}$,溶液凝固点为$-2.00^\circ \text{C}$,故:
$\Delta T_f = 0^\circ \text{C} - (-2.00^\circ \text{C}) = 2.00^\circ \text{C}$
步骤2:代入凝固点降低公式
公式$\Delta T_f = K_f \cdot \frac{n}{m}$中,已知$K_f = 1.86 \, \text{k·kg/mol}$,溶剂质量$m = 100 \, \text{g} = 0.1 \, \text{kg}$,代入得:
$2.00 = 1.86 \cdot \frac{n}{0.1}$
步骤3:求甘油的物质的量
解方程:
$n = \frac{2.00 \cdot 0.1}{1.86} \approx 0.1075 \, \text{mol}$
步骤4:计算甘油的质量
甘油的摩尔质量为:
$M = (3 \times 12.01) + (8 \times 1.008) + (3 \times 16.00) = 92.094 \, \text{g/mol} \approx 92 \, \text{g/mol}$
对应质量为:
$m = 0.1075 \cdot 92 \approx 9.89 \, \text{g}$