Какая температура приведет к замерзанию раствора, состоящего из 18 г глюкозы С6Н12О6, растворенной в 100 г воды?

Предмет вопроса: Температура замерзания раствора

Пояснение: Температура замерзания раствора зависит от числа частиц, находящихся в растворе. Это связано с явлением замерзания, когда частицы замерзающего вещества образуют трехмерную структуру - кристаллическую решетку. При добавлении других соединений в раствор, включая растворители, точка замерзания снижается.

Для определения температуры замерзания раствора применяется формула Кристально гидратная теория Рауля:

ΔT = Kf * m

где ΔT - изменение температуры замерзания, Kf -истинная постоянная криоскопа, m - мольная концентрация раствора.

В данной задаче, нам дано 18 г глюкозы С6Н12О6, и 100 г воды. Чтобы найти мольную концентрацию раствора, надо найти количество вещества глюкозы в молях и количество вещества воды в молях. Затем мы суммируем количество вещества глюкозы и воды и делим на общий объем раствора, чтобы найти мольную концентрацию.

Демонстрация: Вычислим мольную концентрацию раствора:

1. Рассчитаем количество вещества глюкозы (С6Н12О6) в молях, используя молярную массу этого соединения.
м = m/M,
где m - масса вещества, M - молярная масса.

Молярная масса С6Н12О6 = 180 г/моль
m(C6H12O6) = 18 г / 180 г/моль = 0.1 моль глюкозы

2. Рассчитаем количество вещества воды (H2O) в молях, используя молярную массу этого соединения.
m(H2O) = 100 г / 18 г/моль = 5.56 моль воды

3. Суммируем количество вещества глюкозы и воды: 0.1 моль + 5.56 моль = 5.66 моль.

4. Рассчитаем мольную концентрацию раствора:
концентрация = количество вещества / объем раствора,
где объем раствора можно считать равным 100 г воды.

концентрация = 5.66 моль / 100 г = 0.0566 моль/г.

5. Рассчитаем изменение температуры замерзания:
ΔT = Kf * m

Для воды Kf = 1.86°C/моль.
ΔT = 1.86°C/моль * 0.0566 моль/г = 0.1054°C.

6. Чтобы найти конечную температуру, нужно отнять изменение температуры от температуры замерзания чистой воды:
Температура замерзания чистой воды составляет 0°C, поэтому:
Конечная температура = 0°C - 0.1054°C = -0.1054°C.

Совет: Для лучшего понимания решения таких задач, полезно знать основные понятия химии, включая молярную массу, количество вещества и мольную концентрацию раствора.

Упражнение: Предположим, что вместо глюкозы С6Н12О6, мы добавляем в раствор 18 г сахарозы C12H22O11. Изменится ли конечная температура замерзания раствора по сравнению с предыдущим примером? Если да, то почему? И рассчитайте новую конечную температуру.