题目
10 g 葡萄糖(C_6H_(12)O_6)溶于400 g乙醇中,溶液的沸点较纯乙醇的上升0.1428 ^circ C。另外有2 g有机物质溶于100 g乙醇中,此溶液的沸点则上升0.1250 ^circ C。求此有机物质的相对分子质量。
10 g 葡萄糖($C_6H_{12}O_6$)溶于400 g乙醇中,溶液的沸点较纯乙醇的上升0.1428 $^\circ C$。另外有2 g有机物质溶于100 g乙醇中,此溶液的沸点则上升0.1250 $^\circ C$。求此有机物质的相对分子质量。
题目解答
答案
根据题目数据,首先计算葡萄糖溶液的摩尔浓度:
\[
m = \frac{0.0556 \, \text{mol}}{0.4 \, \text{kg}} = 0.139 \, \text{mol/kg}
\]
由 $\Delta T_b = K_b \times m$,得:
\[
K_b = \frac{0.1428}{0.139} \approx 1.027 \, ^\circ C \cdot \text{kg/mol}
\]
对于第二种溶液:
\[
m = \frac{0.1250}{1.027} \approx 0.1217 \, \text{mol/kg}
\]
\[
n = 0.1217 \times 0.1 = 0.01217 \, \text{mol}
\]
\[
M = \frac{2}{0.01217} \approx 164.4 \, \text{g/mol}
\]
因此,该有机物质的相对分子质量约为164。
答案:约164。
解析
本题考查稀溶液的依数性中沸点升高的相关知识。解题的关键思路是先利用葡萄糖溶液的数据求出乙醇的沸点升高常数$K_b$,再根据有机物质溶液的沸点升高值求出其摩尔浓度,进而求出物质的量,最后根据质量和物质的量的关系求出有机物质的相对分子质量。
- 计算葡萄糖的物质的量$n_1$:
葡萄糖$(C_6H_{12}O_6)$的摩尔质量$M_1=(6\times12 + 12\times1 + 6\times16)\text{ g/mol}=180\text{ g/mol}$。
已知葡萄糖质量$m_1 = 10\text{ g}$,根据物质的量公式$n=\frac{m}{M}$,可得葡萄糖的物质的量$n_1=\frac{m_1}{M_1}=\frac{10\text{ g}}{180\text{ g/mol}}\approx0.0556\text{ mol}$。 - 计算葡萄糖溶液的质量摩尔浓度$m_1$:
质量摩尔浓度$m$的定义是溶质的物质的量除以溶剂的质量(单位为$\text{kg}$)。
已知乙醇质量$m_{溶剂}=400\text{ g}=0.4\text{ kg}$,则葡萄糖溶液的质量摩尔浓度$m_1=\frac{n_1}{m_{溶剂}}=\frac{0.0556\text{ mol}}{0.4\text{ kg}} = 0.139\text{ mol/kg}$。 - 计算乙醇的沸点升高常数$K_b$:
根据沸点升高公式$\Delta T_b = K_b\times m$(其中$\Delta T_b$为沸点升高值,$K_b$为沸点升高常数,$m$为质量摩尔浓度)。
已知葡萄糖溶液的沸点升高值$\Delta T_{b1}=0.1428^{\circ}C$,质量摩尔浓度$m_1 = 0.139\text{ mol/kg}$,则$K_b=\frac{\Delta T_{b1}}{m_1}=\frac{0.1428^{\circ}C}{0.139\text{ mol/kg}}\approx1.027^{\circ}C\cdot\text{kg/mol}$。 - 计算有机物质溶液的质量摩尔浓度$m_2$:
已知有机物质溶液的沸点升高值$\Delta T_{b2}=0.1250^{\circ}C$,沸点升高常数$K_b\approx1.027^{\circ}C\cdot\text{kg/mol}$,由$\Delta T_b = K_b\times m$可得$m_2=\frac{\Delta T_{b2}}{K_b}=\frac{0.1250^{\circ}C}{1.027^{\circ}C\cdot\text{kg/mol}}\approx0.1217\text{ mol/kg}$。 - 计算有机物质的物质的量$n_2$:
已知有机物质溶液中乙醇质量$m_{溶剂2}=100\text{ g}=0.1\text{ kg}$,根据质量摩尔浓度的定义$m_2=\frac{n_2}{m_{溶剂2}}$,可得有机物质的物质的量$n_2 = m_2\times m_{溶剂2}=0.1217\text{ mol/kg}\times0.1\text{ kg}=0.01217\text{ mol}$。 - 计算有机物质的相对分子质量$M_2$:
已知有机物质质量$m_2 = 2\text{ g}$,物质的量$n_2 = 0.01217\text{ mol}$,根据物质的量公式$n=\frac{m}{M}$,可得$M_2=\frac{m_2}{n_2}=\frac{2\text{ g}}{0.01217\text{ mol}}\approx164.4\text{ g/mol}$,相对分子质量在数值上等于摩尔质量,所以该有机物质的相对分子质量约为$164$。