题目
两只烧杯各有1kg水,向A杯中加入0.01mol蔗糖,向B杯内溶入0.01molNaCI, 两只烧杯按同样速度冷却降温,则有:()A. A 杯先结冰B. B 杯先结冰C. 两杯同时结冰D. 不能预测其结冰的先后次序
两只烧杯各有1kg水,向A杯中加入0.01mol蔗糖,向B杯内溶入0.01molNaCI, 两只烧杯按同样速度冷却降温,则有:()
A. A 杯先结冰
B. B 杯先结冰
C. 两杯同时结冰
D. 不能预测其结冰的先后次序
题目解答
答案
A. A 杯先结冰
解析
考查要点:本题主要考查溶液的凝固点降低这一依数性规律,以及溶质解离对溶液性质的影响。
解题核心思路:
- 凝固点降低公式:$\Delta T_f = i \cdot K_f \cdot m$,其中$i$为解离产生的微粒数,$m$为溶质的质量摩尔浓度。
- 关键比较点:比较两溶液的总微粒数(即$i \cdot n$),总微粒数越多,凝固点降低越多,结冰温度越低。
- 溶质性质差异:蔗糖为非电解质($i=1$),NaCl为强电解质($i=2$),需计算各自的总微粒数。
破题关键:
- NaCl解离:1 mol NaCl → 1 mol Na⁺ + 1 mol Cl⁻,总微粒数为2。
- 蔗糖不解离:1 mol 蔗糖 → 1 mol 分子,总微粒数为1。
- 总微粒数对比:B杯总微粒数(0.02 mol) > A杯总微粒数(0.01 mol),因此B杯凝固点降低更多,结冰更晚。
步骤1:计算两溶液的总微粒数
- A杯(蔗糖):
蔗糖为非电解质,不发生解离,总微粒数为:
$n_{\text{A}} = 0.01 \, \text{mol} \times 1 = 0.01 \, \text{mol}$ - B杯(NaCl):
NaCl完全解离为Na⁺和Cl⁻,总微粒数为:
$n_{\text{B}} = 0.01 \, \text{mol} \times 2 = 0.02 \, \text{mol}$
步骤2:比较凝固点降低幅度
根据公式$\Delta T_f = i \cdot K_f \cdot m$,在溶剂质量相同(均为1 kg水)时,总微粒数越多,$\Delta T_f$越大。
- A杯:$\Delta T_{f,\text{A}} = 1 \cdot K_f \cdot 0.01$
- B杯:$\Delta T_{f,\text{B}} = 2 \cdot K_f \cdot 0.01 = 2 \Delta T_{f,\text{A}}$
因此,B杯的凝固点降低幅度是A杯的2倍,凝固点更低。
步骤3:判断结冰顺序
凝固点越低,溶液需要冷却到更低温度才能结冰。冷却过程中,A杯的凝固点较高,会先达到结冰温度,因此A杯先结冰。