Вычислить температуру замерзания водного раствора мочевины, в котором на 100 моль воды приходится 1 моль растворенного вещества

Для решения данной задачи нам потребуется знание о свойствах растворов, а также умение использовать формулу для вычисления температуры замерзания водного раствора.

Возникает вопрос: почему раствор мочевины замерзает при нижней температуре, чем чистая вода? Ответ на этот вопрос связан с понятием молярности.

Молярность (М) - это количество растворенного вещества (в молях), приходящегося на 1 литр раствора (1 моль/л). В данной задаче у нас дано, что на 100 моль воды приходится 1 моль растворенного вещества. Таким образом, молярность раствора мочевины будет равна 1/100 моль/л.

Формула для вычисления изменения температуры замерзания раствора:

ΔT = K * m,
где ΔT - изменение температуры замерзания, K - постоянная криоскопии (для воды она равна 1.86 °C * моль/кг), m - молярность раствора.

Однако, в данной задаче у нас дано количество растворенного вещества на фиксированный объем воды (100 моль воды). Чтобы использовать данную формулу, необходимо перевести молярность в массовую концентрацию раствора.

Для этого нужно знать молярную массу мочевины (CH4N2O). Она равна 60.055 г/моль.

Теперь можно вычислить массу мочевины:

масса мочевины = молярность * объем воды * молярная масса мочевины
масса мочевины = (1/100) моль/л * 100 л * 60.055 г/моль = 60.055 г

Таким образом, у нас есть 60.055 г мочевины на 100 г воды.

Теперь можно вычислить массовую концентрацию раствора:

массовая концентрация = масса растворенного вещества / масса раствора
массовая концентрация = 60.055 г / 160.055 г = 0.375

Теперь у нас есть массовая концентрация раствора - 0.375 г/г.

Используем формулу для вычисления изменения температуры замерзания:

ΔT = K * m,
где ΔT - изменение температуры замерзания, K - постоянная криоскопии (для воды она равна 1.86 °C * моль/кг), m - массовая концентрация раствора.

ΔT = 1.86 °C * моль/кг * 0.375 г/г = 0.6975 °C

Температура замерзания водного раствора мочевины будет несколько ниже, чем температура замерзания чистой воды, и составит -0.6975 °C.