Давайте решим задачу пошагово и подробно объясним каждый этап.
Задача: определить температуру замерзания раствора, содержащего 0,625 г мочевины в 50 г воды. Криоскопическая постоянная воды \(K_{крит}=1,86\, \mathrm{К\cdot кг/моль}\).
Шаг 1. Определение количества вещества мочевины (молей)
Для этого нам нужно найти количество молей мочевины по формуле:
\[ n = \frac{m}{M} \]
где:
- \(m = 0,625\, \mathrm{г}\) — масса мочевины,
- \(M\) — молярная масса мочевины \( \mathrm{CO(NH_2)_2} \).
Молярная масса мочевины:
\[ M_{мочевина} = 12 + 16 + 2 \times (14 + 1) = 12 + 16 + 2 \times 15 = 12 + 16 + 30 = 58\, \mathrm{г/моль} \]
Тогда число молей мочевины:
\[ n = \frac{0,625\, \mathrm{г}}{58\, \mathrm{г/моль}} \approx 0,01078\, \mathrm{моль} \]
Шаг 2. Масса воды в килограммах
Масса воды \(m_{вода} = 50\, \mathrm{г} = 0,050\, \mathrm{кг}\).
Шаг 3. Расчет концентрации молекул раствора
Ключевое для задачи — определить изменение температуры замерзания \(\Delta T_f\).
Формула для понижения температуры замерзания:
\[ \Delta T_f = K_{крит} \times m_{раствора} \]
где:
- \(K_{крит}\) — криоскопическая постоянная (дана),
- \(m_{раствора}\) — моляльность растворенного вещества, то есть количество молей растворенного вещества на килограмм растворителя.
Молярность мочевины:
\[ m_{раствора} = \frac{\text{число молей мочевины}}{\text{масса воды в кг}} = \frac{0,01078\, \mathrm{моль}}{0,050\, \mathrm{кг}} \approx 0,2156\, \mathrm{моль/кг} \]
Шаг 4. Расчет понижения температуры замерзания
Теперь применим формулу для \(\Delta T_f\):
\[ \Delta T_f = K_{крит} \times m_{раствора} \]
\[ \Delta T_f = 1,86\, \mathrm{К \cdot кг/моль} \times 0,2156\, \mathrm{моль/кг} \approx 0,401\, \mathrm{К} \]
Итак, температура замерзания раствора понижена примерно на 0,4 K по сравнению с чистой водой.
Ответ:
Температура замерзания раствора составляет:
\[ T_{замерзания} = 0\, ^\circ C - \Delta T_f \approx 0\, ^\circ C - 0,4\, ^\circ C = -0,4\, ^\circ C \]
Итог:
Температура замерзания раствора мочевины составляет примерно \(-0,4\,^\circ C\).
Если потреbug уточнений или объяснений по какому-либо этапе — я буду рад помочь!