При какой температуре раствор, содержащий 5,0 г гидроксида натрия в 100 г воды, начинает замерзать, если процент

Для решения данной задачи нам понадобятся знания о коллигативных свойствах растворов. Коллигативные свойства зависят от количества растворенных веществ в растворе, а не от идентичности самих веществ. Рассмотрим каждую часть задачи по очереди.

Шаг 1: Расчет молярной массы гидроксида натрия (NaOH)
Молярная масса NaOH = масса / мольное количество
Масса NaOH = 5,0 г
Мольное количество NaOH = 1 моль
Молярная масса NaOH = 5,0 г / 1 моль = 5,0 г/моль

Шаг 2: Расчет мольной концентрации гидроксида натрия (NaOH)
Мольная концентрация NaOH = количество вещества / объем раствора
Объем раствора = масса раствора / плотность воды
Масса раствора = масса NaOH + масса воды
Масса NaOH = 5,0 г
Масса воды = 100 г
Объем раствора = (5,0 г + 100 г) / плотность воды

Плотность воды при заданной температуре предполагается равной 1 г/мл. Тогда:
Объем раствора = (5,0 г + 100 г) / 1 г/мл = 105 мл

Мольная концентрация NaOH = 5,0 г/моль / (105 мл / 1000 мл/л) = 0,048 моль/л

Шаг 3: Расчет мольной концентрации ионов гидроксида (OH-) в растворе
Так как процент диссоциации гидроксида натрия в растворе составляет 70%, то количество диссоциировавших ионов гидроксида будет 0,70 от общего количества NaOH в растворе.
Количество диссоциировавших ионов = 0,70 * общее количество NaOH

Мольная концентрация ионов OH- = количество диссоциировавших ионов / объем раствора
Объем раствора = 105 мл = 105 мл/1000 мл/л = 0,105 л

Мольная концентрация ионов OH- = (0,70 * (5,0 г/моль)) / 0,105 л = 0,033 моль/л

Шаг 4: Расчет изменения температуры замерзания
Изменение температуры замерзания (ΔT) раствора можно рассчитать с использованием уравнения Рауля:
ΔT = Kf * i * molality

Где:
Kf - константа замерзания (равна 1,86 °C/molality)
i - количество частиц, на которые распадается вещество. Для NaOH i = 2 из-за диссоциации на Na+ и OH- ионы.
molality - моляльность раствора (количество вещества, выраженное в молях, разделенное на массу растворителя в килограммах)

Моляльность раствора (molality) рассчитывается следующим образом:
molality = количество вещества / масса растворителя

Масса растворителя = масса воды = 100 г

Количество вещества = количество гидроксида натрия (NaOH) = 5,0 г / молярная масса NaOH

molality = (5,0 г / молярная масса NaOH) / (100 г / 1000 г/кг)

Подставим значения в уравнение для изменения температуры замерзания:
ΔT = 1,86 °C/molality * 2 * molality

В результате решения данного уравнения мы найдем ΔT, изменение температуры замерзания для заданного раствора.

Шаг 5: Проанализируем, как изменится температура замерзания, если масса гидроксида натрия увеличена
Предположим, что масса гидроксида натрия увеличена на Δm г.

Новая масса NaOH = 5,0 г + Δm г

Тогда новая молярная концентрация NaOH будет равна:
Новая молярная концентрация NaOH = (5,0 г + Δm г) / (105 мл / 1000 мл/л)

Теперь можем повторить все предыдущие шаги, используя новую массу гидроксида натрия, и найти новую ΔT. Найденное значение ΔT покажет, как изменится температура замерзания при увеличении массы гидроксида натрия на Δm г.

Помимо этого, важно учесть, что масса гидроксида натрия должна быть достаточно мала, чтобы его можно было растворить в заданном количестве воды, иначе раствор может стать насыщенным и коллигативное свойство раствора может измениться. Однако, данный аспект не был учтен в исходной формулировке задачи.