Давайте разберемся с задачей по частям.
Дано:
- Масса воды \( m_вод = 200\,г \)
- Масса глюкозы \( m_глюкозы = 45\,г \)
- Константа криоскопическая \( K_{крио} = 1,86\,^{\circ}C\cdot\text{кг/моль} \)
- Константа эбуллиоскопическая \( K_{эбуллио} = 0,52\,^{\circ}C\cdot\text{кг/моль} \)
Нужно найти:
- Новая температура замерзания раствора \( T_{замерз} \)
- Новая температура кипения раствора \( T_{кип} \)
Шаг 1: Определим молярную массу глюкозы (C₆H₁₂O₆)
- Карбон (C): 12
- Водород (H): 1
- Кислород (O): 16
Молярная масса: \[ M_{глюкозы} = 6 \times 12 + 12 \times 1 + 6 \times 16 = 72 + 12 + 96 = 180\,г/моль \]
Шаг 2: Найдем количество вещества глюкозы (молярное количество)
\[ n_{глюкозы} = \frac{m_{глюкозы}}{M_{глюкозы}} = \frac{45\,г}{180\,г/моль} = 0,25\,моль \]
Шаг 3: Рассчитаем молярную концентрацию воды
Молярная масса воды: \[ M_{вода} = 18\,г/моль \]
Молярное количество воды в 200 г: \[ n_{вода} = \frac{200\,г}{18\,г/моль} \approx 11,11\,моль \]
Шаг 4: Вычислим изменение температуры замерзания и кипения
Для температуры замерзания:
\[ \Delta T_{замерз} = K_{крио} \times m_{раствора \text{ в кг}} \times \text{ (молярная доля глюкозы или концентрация) } \]
Но в классической формуле для цитопаризма используют:
\[ \Delta T_{замерз} = K_{крио} \times m_{раствора} \times i \]
где \(i\) — фактор ионной диссоциации (для глюкозы \(i=1\), так как глюкоза не диссоциирует).
Масса раствора: \[ m_{итого} = 200\,г + 45\,г = 245\,г = 0,245\,кг \]
Изменение температуры: \[ \Delta T_{замерз} = K_{крио} \times c \times i \]
где \( c \) — моляльная концентрация раствора:
\[ c = \frac{n_{глюкозы}}{m_{вода} в\,кг} = \frac{0,25\,моль}{0,2\,кг} = 1,25\,моль/кг \]
Теперь, изменения температуры:
\[ \Delta T_{замерз} = 1,86 \times 1,25 = 2,325^\circ C \]
Это уменьшение температуры замерзания по сравнению с чистой водой.
Следовательно, температура замерзания раствора: \[ T_{замерз} = T_{чистой\ воды} - \Delta T_{замерз} = 0 - 2,33 \approx -2,33^\circ C \]
Для температуры кипения:
Изменение температуры кипения:
\[ \Delta T_{кип} = K_{эбуллио} \times c \times i \]
Подставляем:
\[ \Delta T_{кип} = 0,52 \times 1,25 = 0,65^\circ C \]
Температура кипения раствора:
\[ T_{кип} = 100 + 0,65 \approx 100,65^\circ C \]
Итог:
- Температура замерзания раствора: приблизительно —2,33 °C
- Температура кипения: приблизительно 100,65 °C
Если нужно, я могу помочь с более точными расчетами или пояснениями.