Свойства растворов неэлектролитов




Пример 1. При 25 °С давление насыщенного пара воды составляет 3,166 кПа (23,75 мм. рт.ст.). Определите при той же температуре давление насыщенного пара над 5 % водным раствором карбамида CO(NH2)2.

Решение.

Для идеальных растворов при постоянной температуре в состоянии равновесия между раствором и газовой фазой над ним давление насыщенного пара каждого компонент рi выражается уравнением:

pi = ,

где Ni – мольная доля компонента, – давление пара чистого компонента.

Вычислим мольную долю растворителя Ni по формуле:

,

где – n1 и n2 – число молей растворителя и растворенного вещества соответственно.

 

В 100 г раствора содержится 5 г карбамида (мольная масса 60 г/моль) и 95 г воды (мольная масса 18 г/моль). Количество карбамида и воды соответственно равно:

n2 = = 0,083 моль; n2 = = 5,278 моль.

Находим мольную долю растворителя (воды):

.

Следовательно:

pi = = 0,985×3,166 = 3,119 кПа (или 23,31 мм.рт.ст.).

Пример 2. Рассчитайте, при какой температуре должен кристаллизоваться раствор, содержащий в 250 г воды 54 г глюкозы C6H12O6.

Решение.

Понижение температуры замерзания растворителя (воды) выражается уравнением:

∆Ткрист = Ккр× сm,

где Ккр – криоскопическая постоянная данного растворителя, сm – моляльность раствора.

Определим моляльность раствора (М(С6Н12О6) = 180 г/моль)

моль/кг.

∆Ткрист = Ккр× сm = 1,86×1,2 = 2,23 °С.

 

Следовательно, раствор будет кристаллизоваться при –2,23 °С.

 

Пример 3. Раствор, содержащий 8 г некоторого вещества в 100 г диэтилового эфира, кипит при 36,86 °С, тогда как чистый эфир кипит при 35,60 °С. Определите молекулярную массу растворенного вещества.

 

Решение. Из условия задачи находим разность температур кипения:

∆Ткип = 36,86 – 35,60 = 1,26°

Повышение температуры кипения раствора определяется по уравнению:

∆Ткип = Кэб× сm,

где Кэб – эбуллиоскопическая постоянная растворителя.

 

Определяем моляльность раствора:

моль/1000 г эфира.

Молекулярную массу растворенного вещества найдем из соотношения

откуда г/моль.

Пример 4. Навеска вещества массой 12,42 г растворена в 500 см3 воды. Давление пара полученного раствора при 20 °С равно 3732,7 Па. Давление пара воды при той же температуре равно 3742 Па. Рассчитайте мольную массу растворенного вещества.

Решение. Пользуясь законом Рауля и учитывая условия задачи, получим:

∆P = 3742 – 3732,7 = 9,3 Па; n2 = 27,78 моль,

тогда число молей (n1) растворенного вещества будет равно:

0,069 моль.

Поскольку , то M(в-ва) = 180 г/моль.

Пример 5. Раствор, содержащий 0,85 г хлорида цинка в 125 г воды, кристаллизуется при –0,23 °С. Определите кажущуюся степень диссоциации ZnCl2.

Решени е. Найдем моляльную концентрацию сm соли в растворе. Поскольку мольная масса ZnCl2 равна 136,3 г/моль, то

моль/кг.

Определим понижение температуры кристаллизации без учета диссоциации электролита (Ккр воды равна 1,86):

∆Ткрист.выч. = Kкр× сm = 1,86×0,050 = 0,093 °С.

Сравнивая найденное значение с экспериментально определенным понижением температуры кристаллизации, вычисляем изотонический коэффициент i:

i = ∆Ткрист./∆Ткрист.выч. = 0,23/0,093 = 2,47.

Кажущуюся степень диссоциации a соли найдем из соотношения:

где n – общее число ионов (ZnCl2 ® Zn2+ + 2 Cl)

Пример 6. При растворении гидроксида натрия массой 12 г в воде массой 100 г температура кипения повысилась на 2,65°. Определите степень диссоциации (%) гидрокcида натрия.

Решение. Для сильных электролитов имеем:

∆Ткип. = i×Кэб× сm.

Откуда

Тогда .

Пример 7. Определите осмотическое давление раствора сахарозы при 0°С, если при 20°С осмотическое давление этого же раствора равно 1,066×105 Па.

Решение. Осмотическое давление – это минимальное давление, которое нужно приложить к раствору, чтобы остановить осмос. Согласно закону Вант-Гоффа, осмотическое давление (кПа) равно:

,

где с – молярная концентрация раствора, моль/л; R – молярная газовая постоянная 8,314 , Т – температура, К.

Определим концентрацию раствора сахарозы при известной температуре и осмотическом давлении

моль/л,

тогда осмотическое давление сахарозы при 0 °С составит:

= 0,044×8,314×273=99,7 кПа

 

Эбуллиоскопическая и криоскопическая константы, зависят только от природы растворителя.

Пример 6. относительное понижение упругости пара над раствором тростникового сахара (С12Н22О11) в воде составляет 2 %. Определите осмотическое давление этого раствора при температуре 47 ºС. Плотность раствора 1,15 г/см3. Определите изменение температуры плавления и кристаллизации, если K эб = 0,52 K·кг/моль, K кр = = 1,86 K·кг/моль, ; ; .

Решение. Согласно закона Рауля мольная доля сахара в растворе составляет 0,02 (2%). Определим повышение температуры кипения раствора:

.

Тогда понижение температуры замерзания раствора составит:

.

вычислим осмотическое давление по формуле:

.

Пример 7. Раствор магния в олове содержит 0,833 г магния в 100 г олова. Температура плавления олова 505 К, а теплота плавления 7200 Дж/моль. Определить температуру начала кристаллизации этого раствора.

Решение. определим мольную долю х 2 магния в олове:

.

 

Вычислим температуру кристаллизации расплава:

Пример 8. В системе свинец (II)-серебро (I) при Т = 1490 К закон Рауля справедлив для растворов, содержащих менее 18 % свинца. Давление насыщенного пара над чистым серебром 7,47 Па. Вычислить давление пара серебра над раствором, содержащим 17,5 % свинца.

Решение. выделим мысленно 100 г расплава и примем их за 100 %, тогда . мольная доля свинца в сплаве

.

Вычислим давление пара серебра над расплавом

.

Пример 9. Давление насыщенного пара над раствором, содержащим 5 г едкого натра в 180 г воды, при 100 ºС составляет 0,99·105 Па. Давление насыщенного пара над чистой водой при 100 ºС составляет 1,01·105 Па. Определите состояние едкого натра в растворе.

Решение. Состояние едкого натра в растворе можно оценить по величине изотонического коэффициента i. По закону Рауля

Вычислим изотонический коэффициент:

полученное значение i > 1 указывает на наличие диссоциации NaOH. Кажущаяся степень диссоциации

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-06-30 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: