Æfingar

Hvernig eru lausnir frábrugðnar efnasamböndum? En öðrum blöndum?

Hvaða helstu eiginleikar lausna koma fram í lausnum K₂Cr₂O₇ sem sýndar eru á mynd 11.2?

Þegar KNO₃ er leyst upp í vatni verður lausnin sem myndast mun kaldari en vatnið var upphaflega.

(a) Er leysing KNO₃ innvermt eða útvermt ferli?

(b) Hvaða ályktanir má draga um millisameindakraftana sem koma við sögu í ferlinu?

(c) Er lausnin sem myndast kjörlausn?

Nefndu dæmi um hverja af eftirfarandi tegundum lausna:

(a) gas í vökva

(b) gas í gasi

(c) fast efni í föstu efni

Tilgreindu mikilvægustu tegundir millisameindakrafta í hverri af eftirfarandi lausnum:

(a) Lausnin á mynd 11.2.

(b) NO(l) í CO(l)

(c) Cl₂(g) í Br₂(l)

(d) HCl( g ) í benseni C₆H₆(l)

(e) Metanól CH₃OH(l) í H₂O(l)

Spáðu fyrir um hvort hvert af eftirfarandi efnum væri leysanlegra í vatni (skautaður leysir) eða í kolvetni eins og heptani (C₇H₁₆, óskautaður leysir):

(a) jurtaolía (óskautuð)

(b) ísóprópýlalkóhól (skautað)

(c) kalíumbromíð (jónískt)

Varmi losnar þegar sumar lausnir myndast en varmi frásogast þegar aðrar lausnir myndast. Gefðu sameindafræðilega skýringu á muninum á þessum tveimur tegundum sjálfkrafa ferla.

Lausnir vetnis í palladíni geta myndast með því að láta Pd-málm komast í snertingu við H₂ gas. Styrkur vetnis í palladíninu er háður þrýstingi þess H₂ gass sem beitt er, en á flóknari hátt en hægt er að lýsa með lögmáli Henrys. Við ákveðnar aðstæður leysast 0,94 g af vetnisgasi upp í 215 g af palladínmálmi (eðlismassi lausnar = 10,8 g/cm³).

(a) Ákvarðaðu mólstyrk þessarar lausnar.

(b) Ákvarðaðu mólalstyrk þessarar lausnar.

(c) Ákvarðaðu massaprósentu vetnisatóma í þessari lausn.

Útskýrðu hvers vegna jónirnar Na⁺ og Cl⁻ verða sterklega leysihjúpaðar í vatni en ekki í hexani, sem er leysir úr óskautuðum sameindum.

Útskýrðu hvers vegna lausnir af HBr í benseni (óskautuðum leysi) leiða ekki rafmagn, en lausnir í vatni (skautuðum leysi) leiða rafmagn.

Skoðaðu lausnirnar sem sýndar eru:

(a) Hver af eftirfarandi skissum sýnir best jónirnar í lausn af Fe(NO₃)₃(aq)?

(b) Skrifaðu stillta efnajöfnu sem sýnir afurðir við leysingu Fe(NO₃)₃.

Berðu saman ferlin sem eiga sér stað þegar metanól (CH₃OH), vetnisklóríð (HCl) og natríumhýdroxíð (NaOH) leysast upp í vatni. Skrifaðu jöfnur og gerðu skissur sem sýna í hvaða formi hvert þessara efnasambanda er í viðkomandi lausn.

Hver er væntanleg rafleiðni eftirfarandi lausna?

(a) $\mathrm{Na}\mathrm{O}\mathrm{H}(\text{aq})$

(b) $\mathrm{H}\mathrm{Cl}(\text{aq})$

(c) C₆H₁₂O₆(aq) (glúkósi)

(d) NH₃(aq)

Hvers vegna leiða flest jónaefni á föstu formi ekki rafmagn, en vatnslausnir jónaefna eru góðir leiðarar? Myndir þú búast við því að fljótandi (bráðið) jónaefni væri rafleiðandi eða einangrandi? Útskýrðu.

Tilgreindu mikilvægustu tegund millisameindakrafta sem veldur leysihjúpun í hverri af eftirfarandi lausnum:

(a) lausnunum á mynd 11.7

(b) metanóli, CH₃OH, leystu upp í etanóli, C₂H₅OH

(c) metani, CH₄, leystu upp í benseni, C₆H₆

(d) skautaða halógenkolefninu CF₂Cl₂ leystu í skautaða halógenkolefninu CF₂ClCFCl₂

(e) O₂ ( l ) í N₂(l)

Gerum ráð fyrir að þú fáir tæra lausn af natríumþíósúlfati, Na₂S₂O₃. Hvernig gætir þú ákvarðað hvort lausnin sé ómettuð, mettuð eða ofmettuð?

Ofmettaðar lausnir flestra fastra efna í vatni eru búnar til með því að kæla mettaðar lausnir. Ofmettaðar lausnir flestra lofttegunda í vatni eru búnar til með því að hita mettaðar lausnir. Útskýrðu ástæðurnar fyrir muninum á þessum tveimur aðferðum.

Stingdu upp á útskýringu á þeirri athugun að etanól, C₂H₅OH, blandast vatni fullkomlega en etanþíól, C₂H₅SH, leysist aðeins upp að 1,5 g í hverjum 100 mL af vatni.

Reiknaðu massaprósentu KBr í mettaðri lausn af KBr í vatni við 10 °C. Sjá mynd 11.16 fyrir gagnleg gögn og gefðu upp reiknaða prósentu með einum marktækum staf.

Hvaða af eftirfarandi lofttegundunum má búast við að sé leysanlegust í vatni? Rökstuddu svarið.

(a) CH₄

(b) CCl₄

(c) CHCl₃

Við 0 °C og 1,00 atm geta allt að 0,70 g af O₂ leyst upp í 1 L af vatni. Hversu mörg grömm af O₂ leysast upp í 1 L af vatni við 0 °C og 4,00 atm?

Sjá mynd 11.10.

(a) Hvernig breyttist styrkur uppleysts CO₂ í drykknum þegar flaskan var opnuð?

(b) Hvað olli þessari breytingu?

(c) Er drykkurinn ómettaður, mettaður eða ofmettaður af CO₂?

Fasti lögmáls Henrys fyrir CO₂ er $3.4\times {10}^{\mathrm{-2}}$ M/atm við 25 °C. Ef gert er ráð fyrir hegðun kjörlausnar, hvaða þrýsting koldíoxíðs þarf til að viðhalda 0,10 M styrk CO₂ í dós af sítrónugosi?

Fasti lögmáls Henrys fyrir O₂ er $1.3\times {10}^{\mathrm{-3}}$ M/atm við 25 °C. Ef gert er ráð fyrir hegðun kjörlausnar, hvaða massi súrefnis myndi leysast upp í 40 L fiskabúri við 25 °C, að því gefnu að loftþrýstingur sé 1,00 atm og að hlutþrýstingur O₂ sé 0,21 atm?

Ef gert er ráð fyrir hegðun kjörlausnar, hversu margir lítrar af HCl gasi, mældir við 30,0 °C og 745 torr, þurfa til að útbúa 1,25 L af 3,20 M lausn af saltsýru?

Hvað af eftirfarandi tilheyrir stórsæja sviði lausna og hvað tilheyrir því smásæja: suðumarkshækkun, lögmál Henrys, vetnistengi, jóna-tvískautskraftur, mólstyrkur, órafvaki, óstöðugt hlutfallaefnasamband, osmósa, leysihjúpuð jón?

Hver er smásæja skýringin á stórsæju hegðuninni sem sýnd er á mynd 11.14?

Teiknaðu eigindlegt línurit af þrýstingi gagnvart tíma fyrir vatnsgufu yfir sýni af hreinu vatni og sykurlausn, þegar vökvarnir gufa upp niður í helming af upphaflegu rúmmáli sínu.

Lausn af kalíumnítrati, sem er rafvaki, og lausn af glýseríni (C₃H₅(OH)₃ ), sem er órafvaki, sjóða báðar við 100,3 °C. Hvaða aðrir eðliseiginleikar lausnanna tveggja eru nákvæmlega eins?

Hver eru mólbrot H₃PO₄ og vatns í lausn sem inniheldur 14,5 g af H₃PO₄ í 125 g af vatni?

(a) Lýstu skrefunum sem þarf til að svara spurningunni.

(b) Svaraðu spurningunni.

Hver eru mólbrot HNO₃ og vatns í sterkri lausn saltpéturssýru (68,0% HNO₃ miðað við massa)?

(a) Lýstu skrefunum sem þarf til að svara spurningunni.

(b) Svaraðu spurningunni.

Reiknaðu mólbrot hvers leysts efnis og leysisins:

(a) 583 g af H₂SO₄ í 1,50 kg af vatni — sýrulausnin sem notuð er í rafgeyma bíla

(b) 0,86 g af NaCl í $1.00\times {10}^2$ g af vatni — natríumklóríðlausn til inndælingar í bláæð

(c) 46,85 g af kódeíni, C₁₈H₂₁NO₃, í 125,5 g af etanóli, C₂H₅OH

(d) 25 g af I₂ í 125 g af etanóli, C₂H₅OH

Reiknaðu mólbrot hvers leysts efnis og leysisins:

(a) 0,710 kg af natríumkarbónati (þvottasóda), Na₂CO₃, í 10,0 kg af vatni — mettuð lausn við 0 °C

(b) 125 g af NH₄NO₃ í 275 g af vatni — blanda sem notuð er til að búa til tafarlausan kuldapoka

(c) 25 g af Cl₂ í 125 g af díklórmetani, CH₂Cl₂

(d) 0,372 g af tetrahýdrópýridíni, C₅H₉N, í 125 g af klóróformi, CHCl₃

Reiknaðu mólbrot metanóls, CH₃OH; etanóls, C₂H₅OH; og vatns í lausn sem er 40% metanól, 40% etanól og 20% vatn miðað við massa. (Gerðu ráð fyrir að gögnin séu nákvæm upp að tveimur marktækum stöfum.)

Hver er munurinn á 1 M lausn og 1 m lausn?

Hver er mólalstyrkur fosfórsýru, H₃PO₄, í lausn sem inniheldur 14,5 g af H₃PO₄ í 125 g af vatni?

(a) Lýstu skrefunum sem þarf til að svara spurningunni.

(b) Svaraðu spurningunni.

Hver er mólalstyrkur saltpéturssýru í sterkri lausn saltpéturssýru (68,0% HNO₃ miðað við massa)?

(a) Lýstu skrefunum sem þarf til að svara spurningunni.

(b) Svaraðu spurningunni.

Reiknaðu mólalstyrk eftirfarandi lausna:

(a) 583 g af H₂SO₄ í 1,50 kg af vatni — sýrulausnin sem notuð er í rafgeyma bíla

(b) 0,86 g af NaCl í $1.00\times {10}^2$ g af vatni — natríumklóríðlausn til inndælingar í bláæð

(c) 46,85 g af kódeíni, C₁₈H₂₁NO₃, í 125,5 g af etanóli, C₂H₅OH

(d) 25 g af I₂ í 125 g af etanóli, C₂H₅OH

Reiknaðu mólalstyrk hverrar af eftirfarandi lausna:

(a) 0,710 kg af natríumkarbónati (þvottasóda), Na₂CO₃, í 10,0 kg af vatni — mettuð lausn við 0 °C

(b) 125 g af NH₄NO₃ í 275 g af vatni — blanda sem notuð er til að búa til tafarlausan kuldapoka

(c) 25 g af Cl₂ í 125 g af díklórmetani, CH₂Cl₂

(d) 0,372 g af tetrahýdrópýridíni, C₅H₉N, í 125 g af klóróformi, CHCl₃

Styrkur glúkósa, C₆H₁₂O₆, í eðlilegum mænuvökva er 75 mg/100 g. Hver er mólalstyrkur lausnarinnar?

Lausn sem er 13,0% K₂CO₃ miðað við massa hefur eðlismassann 1,09 g/cm³. Reiknaðu mólalstyrk lausnarinnar.

Hvers vegna lækkar 1 mól af natríumklóríði frostmark 1 kg af vatni næstum tvöfalt meira en 1 mól af glýseríni?

Ef gert er ráð fyrir hegðun kjörlausnar, hvert er suðumark lausnar sem inniheldur 115,0 g af órokgjörnum súkrósa, C₁₂H₂₂O₁₁, í 350,0 g af vatni?

(a) Lýstu skrefunum sem þarf til að svara spurningunni

(b) Svaraðu spurningunni

Ef gert er ráð fyrir hegðun kjörlausnar, hvert er suðumark lausnar sem inniheldur 9,04 g af I₂ í 75,5 g af benseni, að því gefnu að I₂ sé órokgjarnt?

(a) Lýstu skrefunum sem þarf til að svara spurningunni.

(b) Svaraðu spurningunni.

Ef gert er ráð fyrir kjörlausnarhegðun, hvert er frostmark lausnar sem inniheldur 115,0 g af súkrósa, C₁₂H₂₂O₁₁, í 350,0 g af vatni?

(a) Lýstu skrefunum sem þarf til að svara spurningunni.

(b) Svaraðu spurningunni.

Ef gert er ráð fyrir kjörlausnarhegðun, hvert er frostmark lausnar sem inniheldur 9,04 g af I₂ í 75,5 g af benseni?

(a) Lýstu skrefunum sem þarf til að svara eftirfarandi spurningu.

(b) Svaraðu spurningunni.

Ef gert er ráð fyrir kjörlausnarhegðun, hver er osmósuþrýstingur vatnslausnar sem inniheldur 1,64 g af Ca(NO₃)₂ við 25 °C? Rúmmál lausnarinnar er 275 mL.

(a) Lýstu skrefunum sem þarf til að svara spurningunni.

(b) Svaraðu spurningunni.

Ef gert er ráð fyrir kjörlausnarhegðun, hver er osmósuþrýstingur lausnar af nautgripainsúlíni (mólmassi, 5700 g mol⁻¹ ) við 18 °C ef 100,0 mL af lausninni innihalda 0,103 g af insúlíninu?

(a) Lýstu skrefunum sem nauðsynleg eru til að svara spurningunni.

(b) Svaraðu spurningunni.

Lausn sem inniheldur 5,00 g af efnasambandi leyst upp í 25,00 g af koltetraklóríði (suðumark 76,8 °C; K_b = 5,02 °C/m ) hefur eðlilegt suðumark við 81,5 °C. Hver er mólmassi efnasambandsins ef gert er ráð fyrir hegðun kjörlausnar?

(a) Lýstu skrefunum sem nauðsynleg eru til að svara spurningunni.

(b) Leystu dæmið.

Sýni af lífrænu efnasambandi (órafvaka) sem vegur 1,35 g lækkaði frostmark 10,0 g af benseni um 3,66 °C. Reiknaðu mólmassa efnasambandsins ef gert er ráð fyrir hegðun kjörlausnar.

1,0 m lausn af HCl í benseni hefur frostmarkið 0,4 °C. Er HCl rafvaki í benseni? Útskýrðu.

Lausn inniheldur 5,00 g af þvagefni, CO(NH₂)₂, sem er órokgjarnt efnasamband, leyst upp í 0,100 kg af vatni. Ef gufuþrýstingur hreins vatns við 25 °C er 23,7 torr, hver er þá gufuþrýstingur lausnarinnar (ef gert er ráð fyrir hegðun kjörlausnar)?

12,0 g sýni af órafvaka er leyst upp í 80,0 g af vatni. Lausnin frýs við −1,94 °C. Reiknaðu mólmassa efnisins ef gert er ráð fyrir hegðun kjörlausnar.

Raðaðu eftirfarandi lausnum í röð eftir lækkandi frostmörkum þeirra: 0,1 m Na₃PO₄, 0,1 m C₂H₅OH, 0,01 m CO₂, 0,15 m NaCl og 0,2 m CaCl₂.

Reiknaðu suðumarkshækkun 0,100 kg af vatni sem inniheldur 0,010 mól af NaCl, 0,020 mól af Na₂SO₄ og 0,030 mól af MgCl₂, ef gert er ráð fyrir fullkominni klofnun þessara rafvaka og hegðun kjörlausnar.

Hvernig gætir þú útbúið 3,08 m vatnslausn af glýseríni, C₃H₈O₃? Hvert er frostmark þessarar lausnar ef gert er ráð fyrir hegðun kjörlausnar?

Sýni af brennisteini sem vó 0,210 g var leyst upp í 17,8 g af koltvísúlfíði, CS₂ ( K_b = 2,34 °C/m ). Ef suðumarkshækkunin var 0,107 °C, hver er þá formúla brennisteinssameindar í koltvísúlfíði (að því gefnu að lausnin hagi sér sem kjörlausn)?

Í mikilvægri tilraun sem framkvæmd var fyrir mörgum árum hækkuðu 5,6977 g af kadmíumjoðíði í 44,69 g af vatni suðumarkið um 0,181 °C. Hvað gefur þetta til kynna um eðli lausnar af CdI₂?

Lýsósím er ensím sem klýfur frumuveggi. Sýni af lýsósímlausn sem er 0,100 L að rúmmáli og inniheldur 0,0750 g af ensíminu sýnir osmósuþrýsting upp á $1.32\times {10}^{\mathrm{-3}}$ atm við 25 °C. Hver er mólmassi lýsósíms, að því gefnu að lausnin hagi sér sem kjörlausn?

Osmósuþrýstingur lausnar sem inniheldur 7,0 g af insúlíni á lítra er 23 torr við 25 °C. Hver er mólmassi insúlíns, að því gefnu að lausnin hagi sér sem kjörlausn?

Osmósuþrýstingur mannsblóðs er 7,6 atm við 37 °C. Hvaða massa af glúkósa, C₆H₁₂O₆, þarf til að búa til 1,00 L af vatnslausn fyrir næringu í æð ef lausnin á að hafa sama osmósuþrýsting og blóð við líkamshita, 37 °C (að því gefnu að lausnin hagi sér sem kjörlausn)?

Hvert er frostmark lausnar af tvíbrómóbenseni, C₆H₄Br₂, í 0,250 kg af benseni, ef lausnin sýður við 83,5 °C, að því gefnu að hún hagi sér sem kjörlausn?

Hvert er suðumark lausnar af NaCl í vatni ef lausnin frýs við −0,93 °C, að því gefnu að hún hagi sér sem kjörlausn?

Sykran frúktósi inniheldur 40,0% C, 6,7% H og 53,3% O miðað við massa. Lausn af 11,7 g af frúktósa í 325 g af etanóli hefur suðumarkið 78,59 °C. Suðumark etanóls er 78,35 °C og K_b fyrir etanól er 1,20 °C/m. Hver er sameindaformúla frúktósa, að því gefnu að lausnin hagi sér sem kjörlausn?

Gufuþrýstingur metanóls, CH₃OH, er 94 torr við 20 °C. Gufuþrýstingur etanóls, C₂H₅OH, er 44 torr við sama hitastig.

(a) Reiknaðu mólbrot metanóls og etanóls í lausn sem inniheldur 50,0 g af metanóli og 50,0 g af etanóli.

(b) Etanól og metanól mynda lausn sem hagar sér eins og kjörlausn. Reiknaðu gufuþrýsting metanóls og etanóls ofan við lausnina við 20 °C.

(c) Reiknaðu mólbrot metanóls og etanóls í gufunni ofan við lausnina.

Þrípunktur loftfirrts vatns skilgreinist sem 273,16 K. Hvers vegna er mikilvægt að vatnið sé laust við loft?

Kjöt getur flokkast sem ferskt (ekki frosið) þótt það sé geymt við −1 °C. Hvers vegna frýs kjöt ekki við þetta hitastig?

Lífrænt efnasamband hefur massasamsetninguna 93,46% C og 6,54% H. Lausn sem inniheldur 0,090 g af þessu efnasambandi í 1,10 g af kamfóru bráðnar við 158,4 °C. Bræðslumark hreinnar kamfóru er 178,4 °C. K_f fyrir kamfóru er 37,7 °C/m. Hver er sameindaformúla uppleysta efnisins ef gert er ráð fyrir hegðun kjörlausnar? Sýndu útreikninga.

Sýni af HgCl₂ sem vegur 9,41 g er leyst upp í 32,75 g af etanóli, C₂H₅OH ( K_b = 1,20 °C/m ). Suðumarkshækkun lausnarinnar er 1,27 °C. Er HgCl₂ rafvaki í etanóli? Sýndu útreikninga.

Vitað er að salt eitt er alkalímálmflúoríð. Fljótleg og gróf ákvörðun á frostmarki bendir til þess að 4 g af saltinu, leyst upp í 100 g af vatni, myndi gefa lausn sem frýs við um það bil −1,4 °C. Hver er formúla saltsins ef gert er ráð fyrir hegðun kjörlausnar? Sýndu útreikninga.

Tilgreindu dreifða fasann og dreifimiðilinn í hverju eftirfarandi kvoðukerfi: sterkjudreifingu, reyk, þoku, perlu, þeyttum rjóma, flotandi sápu, hlaupi, mjólk og rúbín.

Gerðu grein fyrir muninum á dreifiaðferðum og þéttiaðferðum við gerð kvoðukerfa.

Hvernig eru kvoður frábrugðnar lausnum hvað varðar stærð dreifðra agna og einsleitni?

Útskýrðu hreinsivirkni sápu.

Hvernig er hægt að sýna fram á að kvoðuagnir séu rafhlaðnar?