Плотность водного раствора гидроксида натрия равна 1,357 г/см3. Молярная концентрация гидроксида натрия 11 моль/л. Какова концентрация раствора: а) в массовых долях? б) в молярных долях? в) какова моляльность раствора?

C (NaOH) = 11 моль/л

M (NaOH) = 40 г/моль

M (H₂O) = 18 г/моль

а) Массовая доля растворенного вещества - это отношение массы этого вещества к массе раствора: w (X) = m (X) / m (раствор).

В нашем случае w (NaOH) = m (NaOH) / m (раствор)

Возьмем 1 литр этого раствора.

По определению молярной концентрации он содержит 11 моль NaOH. Масса 11 моль NaOH равна: 11 моль*40 г/моль=440 г = m (NaOH).

Масса 1 литра раствора равна 1,357 г/мл * 1 л = 1,357 г/мл * 1000 мл = 1357 г = m (раствор)

Массовая доля гидроксида натрия w (NaOH) = m (NaOH) / m (раствор) = 440 г / 1357 г = 0,324 = 32,4%

б) Мольная доля растворенного вещества равна количеству вещества этого вещества, деленному на общее количество вещества всех компонентов смеси (раствора) :

x (X) = n (X) / [ n (X) + n (Y) + ... ]

В нашем случае x (NaOH) = n (NaOH) / [n (NaOH) + n (H₂O) ]

Снова возьмем для определенности 1 литр этого раствора. В нем 11 моль NaOH. n (NaOH) = 11 моль.

Чтобы найти мольную долю NaOH, надо узнать сколько моль воды в этом растворе. Для этого надо узнать массу воды в этом литре.

Как мы уже рассчитали в задании а) масса 1 литра этого раствора 1357 г. А масса NaOH 440 г. Отнимая от массы раствора массу растворенного гидроксида натрия, получим массу воды: 1357 - 440 = 917 г воды.

Зная массу воды, находим количество вещества воды (сколько моль воды) :

Масса 1 моль воды - 18 г.

Масса х моль воды - 917 г

х = 917/18 = 50,94 моль = n (H₂O)

Мольная доля гидроксида натрия:

x (NaOH) = n (NaOH) / [n (NaOH) + n (H₂O) ] = 11 / (11+50,94) = 0,178 = 17,8%

в) Моляльность - количество вещества, растворенного в 1 кг растворителя. Опять-таки берем 1 литр раствора. В нем содержится 11 моль NaOH. Масса растворителя (воды), как мы уже знаем 917 г. Тогда моляльность раствора равна 11 моль / 917 г = 11 моль / 0,917 кг = 12,00 моль / кг