Чтобы определить температуры замерзания и кипения растворов с заданиями, мы можем использовать формулы, связанные с коллигативными свойствами растворов. В данном случае нас интересует сульфат кадмия (CdSO4) с известной концентрацией, объемом и степенью диссоциации.
Температура замерзания раствора: Температура замерзания раствора понижается относительно температуры замерзания растворителя. Формула для расчета изменения температуры замерзания выглядит так:
\[ \Delta T_f = K_f \cdot m \cdot i \]
где:
- \(\Delta T_f\) – изменение температуры замерзания,
- \(K_f\) – криоскопическая константа растворителя (для воды K_f ≈ 1.86 °C·kg/mol),
- \(m\) – моляльность раствора (моли солей на 1 кг растворителя),
- \(i\) – степень диссоциации (для CdSO4 полная диссоциация даст i = 3, так как он диссоциирует на: 1 атом кадмия и 1 сульфат).
Сначала нужно рассчитать моляльность (m). Для этого найдем количество молей CdSO4 в нашем растворе:
Концентрация \(C = 0.2\) н и объем \(V = 100\) мл (или 0.1 л): \[ n = C \cdot V = 0.2 \, \text{н} \cdot 0.1 \, \text{л} = 0.02 \, \text{моль} \]
Поскольку для расчета моляльности нам нужно знать массу растворителя. В 100 мл воды масса ≈ 100 г (или 0.1 кг):
\[ m = \frac{n}{\text{масса воду (кг)}} = \frac{0.02}{0.1} = 0.2 \, \text{моль/кг} \]
Теперь подставим значения в формулу для \(\Delta T_f\): \[ \Delta T_f = 1.86 \cdot 0.2 \cdot 3 = 1.116 \, °C \]
Температура замерзания воды 0 °C, значит: \[ T_f = 0 - 1.116 = -1.116 \, °C \]
Температура кипения раствора: Температура кипения раствора увеличивается относительно температуры кипения растворителя. Формула выглядит так:
\[ \Delta T_b = K_b \cdot m \cdot i \]
где \(K_b\) — эбуллиоскопическая константа раствора (для воды K_b ≈ 0.512 °C·kg/mol).
Подставляя значения: \[ \Delta T_b = 0.512 \cdot 0.2 \cdot 3 = 0.3072 \, °C \]
Температура кипения воды 100 °C, значит: \[ T_b = 100 + 0.3072 = 100.3072 \, °C \]
Таким образом, раствор сульфата кадмия при заданной концентрации, объеме и степени диссоциации будет иметь температуру замерзания приблизительно -1.12 °C и температуру кипения примерно 100.31 °C.
