
两只烧杯各有 1 kg水,向 A 杯中加入 0.01 mol 蔗糖,向 B 杯内溶入0.01 mol NaCl,两只烧杯按同样速度冷却降温,则______杯先结冰。
这个问题涉及到 溶质对水冰点的影响,即溶解的物质会影响水的冰点。根据 冰点降低 原理,溶质的加入会使水的冰点降低。冰点降低的量与溶质的种类、浓度有关。
关键点:
冰点降低公式:
ΔTf=Kf×m
其中:
ΔTf 是冰点降低的温度差,
Kf 是溶剂(水)的冰点降低常数(对于水,Kf=1.86°C⋅kg/mol),
m 是溶质的摩尔浓度,即溶质的摩尔数除以溶剂的质量(以 kg 为单位)。
溶质对冰点的影响:
蔗糖(C₆H₁₂O₆) 是非电解质,它不会离解,因此它的摩尔浓度 mcane sugar 为:
mcane sugar=1kg0.01mol=0.01mol/kg
所以,冰点降低:
ΔTf(蔗糖)=1.86×0.01=0.0186°C
氯化钠(NaCl) 是电解质,它会在水中离解成两个离子(Na⁺ 和 Cl⁻)。因此,NaCl 的 离子数 是 2。所以其摩尔浓度 mNaCl 为:
mNaCl=1kg0.01mol=0.01mol/kg
但考虑到 NaCl 完全电离,冰点降低将是:
ΔTf(NaCl)=2×1.86×0.01=0.0372°C
结论:
由于氯化钠离解成了更多的粒子,它对水的冰点降低作用更强,因此 B 杯(加了 NaCl 的烧杯)先结冰。