криоскопическая постоянная воды составляет 1 86 что составляет

Задачи к разделу Коллигативные свойства растворов

Предлагаем ознакомиться с задачами к разделу Коллигативные свойства растворов.

Задача 1. Вычислить, сколько глицерина C₃H₅(OH)₃ нужно растворить в 200 г воды, чтобы раствор замерзал при — 5°С. Криоскопическая постоянная воды 1,86 град.

Решение.

Молярная масса глицерина: М = (12×3)+(16×3)+(8×1) = 92 г/моль

Воспользуемся II законом Рауля:

ΔT_крист = K·m, где

K — криоскопическая константа,

m_в-ва — моляльность вещества в растворе.

где g – масса растворенного вещества,

G – масса растворителя.

Температура кристаллизации Т_крист чистой воды = 0 °С.

Значит понижение температуры кристаллизации

Таким образом, масса глицерина равна 49,5 г

Задача 2. Из скольких атомов состоит молекула иода в спиртовом растворе, если раствор 6,35 г йода в 100 г этанола кипит при 78,59 о С?

Решение.

где Е – эбулиоскопическая постоянная,

g – масса растворенного вещества,

G – масса растворителя,

М – молярная масса растворенного вещества.

Найдем молярную массу растворенного вещества, используя справочные данные:

Т_кип (этанола) = 78,39ºС

М = 1000·1,2·6,35/100·0,2 = 381 г/моль

Следовательно, молекула иода состоит из 3 атомов

Задача 3. Сколько граммов глюкозы С₆Н₁₂О₆ было растворено в 0,5л воды, если температура кипения полученного раствора составила 102 0 С?

Решение.

где Е – эбулиоскопическая постоянная,

g – масса растворенного вещества,

G – масса растворителя,

М – молярная масса растворенного вещества.

Найдем молярную массу растворенного вещества, используя справочные данные:

M(глюкоза) = 12·6+1·12+16·6 = 180 г/моль

G (воды) = V·ρ = 500 ·1= 500 г

g = 500·2·180/1000·0,516 = 348,8 г.

То есть масса глюкозы равна 348,8 г.

Задача 4. Чему равна температура замерзания раствора AlCl₃ с молярной концентрацией эквивалента 0,3 моль/л, если его степень диссоциации равна 60%?

Из закона Рауля для сильных электролитов следует, что:

где i – изотонический коэффициент,

К – криоскопическая постоянная,

g – масса растворенного вещества,

G – масса растворителя,

М – молярная масса растворенного вещества.

Используя справочные данные находим:

AlCl₃ ↔ Al 3+ + 3Cl — n = 4 – всего 4 частицы

M(AlCl₃) = 27+35,5·3 = 133,5 г/моль

G = 1000-13,35=986,65 г

Таким образом, T_крист = 0-0,528= — 0,528 ºС

Задача 5. В каком количестве воды надо растворить 6,84 г глюкозы С₆Н₁₂О₆, чтобы давление пара воды, равное при 65 о С 250 гПа, снизилось до 248 гПа?

Решение.

M(глюкоза) = 12·6+1·12+16·6 = 180 г/моль

Подставляем известные данные в уравнение:

M_р-ля = 1·2+16 = 18 г/моль

Значит, глюкозу надо растворить в 44,1 г. воды.

Задача 6. Найдите относительную молярную массу неэлектролита, если его 10%-ный раствор кипит при 100,6 0 С.

Решение.

Из закона Рауля следует, что:

где Е – эбулиоскопическая постоянная,

g – масса растворенного вещества,

G – масса растворителя,

М – молярная масса растворенного вещества.

В справочнике находим, что:

10%-ный раствор – это значит, что 10 г. неэлектролита растворили в 90 г. воды.

Подставляем все найденные данные в уравнение:

М = 1000·0,516·10/0,6·90 = 95,56 г/моль

Следовательно, М(неэлектролита) = 95,56 г/моль

Задача 7. Сколько воды надо прибавить к 2 л раствора сахара, чтобы понизить его осмотическое давление в 3 раза?

Решение.

Из уравнения Вант – Гоффа следует:

Поскольку R и T – величины постоянные, то осмотическое давление будет зависеть только от С.

При уменьшении π в з раза, С также уменьшится в 3 раза.

Предположим, что исходная молярная концентрация составляла:

После разбавления в 3 раза концентрация составила:

Найдем количество воды, необходимое для получения раствора с концентрацией равной 0,1667, составив уравнение:

С = n/V; 0,1667 = 1/(2+х); х = 4

Таким образом к раствору сахара необходимо прибавить 4 л воды.

Задача 8. Рассчитайте массовую долю хлорида натрия в физиологическом растворе, осмотическое давление которого при 25 о С составляет 762,7 кПа (α=1, ρ=1г/см 3 ).

Решение.

Хлорид натрия является сильным электролитом. Для растворов электролитов осмотическое давление определяется уравнением, в которое входит изотонический коэффициент:

NaCl ↔ Na + + Cl — n = 2 – всего 2 частицы

M(NaCl) = 23+35,5 = 58,5 г/моль

m = 762,7· 1·58,5/2·8,31·298= 9 г.

m = V·ρ = 1000·1 = 1000 г.

Таким образом, массовая доля хлорида натрия в растворе равна 0,9 %

Источник

Криоскопическая постоянная воды составляет 1 86 что составляет

При неполной диссоциации слабого электролита (укс. кислота) степень диссоциации α « 1, поэтому изотонический коэффициент i чуть выше 1, т.е. Росм укс. кислоты выше, чем сахаров, но ниже, чем NaCl.

Задача 22
В 300 мл водного раствора глюкозы содержится 10 г растворенного вещества. При какой температуре осмотическое давление этого раствора составит 500 кПа?

Решение:
Росм = См ∙ R ∙ T
Cм=n/V=m/(MV) = 10/(180∙0,3)
T=Росм / (См ∙ R) = 500 ∙ 180 ∙ 0,3 / (8,31 ∙ 10)= 324,9K=51,9 °С

Задача 23
Раствор, содержащий 8,5 г некоторого неэлектролита в 400 г воды, кипит при температуре 100,78 0С. Вычислите молярную массу растворенного вещества.

Решение:
Δt = Кэб ∙ Cm(в-ва)
Кэб воды = 0,52 (справ. табл.)
Δt = 100,78-100=0,78
отсюда моляльная конц-я в-ва:
Cm(в-ва) = Δt /Кэб = 0,78/ 0,52 = 1,5 моль/кг

Задача 24
Для повышения температуры кипения раствора на 1,040 С QUOTE необходимо, чтобы концентрация растворенного в нем неэлектролита составляла _______моль/кг.
А) 0,2 Б) 1 В) 2 Г) 0,5

Решение:
ΔТ кип. = Еэб. · Сm
Если раствор водный, тогда:
ΔТ кип. = ЕН2О · Сm; Сm = ΔТ кип. / ЕН2О = 1,040 / 0,52 = 2 моль/кг

Задача 25
При растворении 10,1 г KNO3 в 100 см3 воды температура замерзания понизилась на 3,01 °С. Определить кажущуюся степень диссоциации KNO3 в полученном растворе. Криоскопическая постоянная для воды равна 1,86.

Задача 26
Чему равно осмотическое давление раствора, содержащего 125 г сахарозы (С12Н22О11) в 2 литрах воды при температуре 15С?

Задача 27
Рассчитайте осмотическое давление 0,5М раствора глюкозы при 25 градусах С и раствора NaCl такой же концентрации.

Решение:
Для р-ра неэлектролита (глюкозы): Росм = См ∙ R ∙ T
Для р-ра электролита (NaCl): Росм = i ∙ См ∙ R ∙ T
т.е. вся разница в i.
Изотонический коэф-т i для NaCl в задаче не дан. Предположим, что соль диссоциирует полностью, т.е. степень диссоциации α = 1 (100%), тогда для NaCl k=2 и i=2
R = 8,31 кПа∙л/моль∙К
T = 273 + 25= 298K
Росм (глюкозы) = 0,5 ∙ 8,31∙ 298= 1238,2 кПа
Росм (NaCl) = 2 ∙ 0,5 ∙ 8,31∙ 298= 2476,4 кПа

Осмотическое давление Росм (NaCl) = 2Росм (глюкозы), т.к. в р-ре NaCl при α = 1 в 2 раза больше растворенных частиц, чем в р-ре глюкозы.

Задача 28
Какова ω (NaCl) в физиологическом растворе, если осмотическое давление раствора при 25C=762,7 кПа

Задача 29
Рассчитайте, какую массу хлорида натрия должен содержать каждый литр водного раствора, чтобы он был изотоничен раствору, содержащему в 1 л 9 г глюкозы при той же температуре.

Задача 30
При 65 0С давление насыщенного пара воды равно 2,5⋅104 Па. Давление насыщенного пара над раствором карбамида CO(NH2)2 с массовой долей 5% при той же температуре равно_____ кПа

100 г раствора содержат 5 г карбамида (М=60 г/моль) и 95 г воды (М=18 г/моль).

Количество воды в 100 г раствора:
n1 = 95/18 = 5,278 моль
Количество карбамида в 100 г раствора:
n2 = 5/60 = 0,083 моль

Мольная доля воды:
N1 = n1/(n1 + n2) = 5,278/(5,278 + 0,083) = 0,985
P0= 2,5⋅10^4 Па = 25 кПа
Следовательно:
P1 = 0,985 ∙ 25 = 24,625 кПа

Задача 31
Вычислите температуру кипения раствора,содержащего 0,5 моль растворенного вещества в 100 г ацетона (Е ацетона=1,5).Температура кипения ацетона 56 градусов цельсия.

Решение:
По закону Рауля, повышение температуры кипения раствора неэлектролита:
Δt кип. = Е ∙ Cm = Е ∙ n (раств. в-ва) / m(р-ля) = 1,5 ∙ 0,5 / 0,1 = 7,5°
Температура кипения раствора: tкип= tо + Δt кип. = 56 + 7,5 = 63,5 °C

Задача 32
Раствор,содержащий 0,6 г растворенного вещества в 40 г эфира, кипит при 36,13 градусов Цельсия. Температура кипения эфира 35,6 градусов Цельсия, эбулиоскопическая константа 2,12. Вычислите молярную массу растворенного вещества.

Решение:
Δt = Кэб ∙ Cm(в-ва)
Кэб =2,12
Δt = 36,13-35,6=0,53
отсюда моляльная конц-я растворенного в-ва:
Cm(в-ва) = Δt /Кэб = 0,53/ 2,12 = 0,25 моль/кг

Cm(в-ва) = n(в-ва) / m(эфира) = m(в-ва) / [M(в-ва) ∙ m(воды)]
m(эфира) = 0,04 кг
M(в-ва) = m(в-ва) / [Cm(в-ва) ∙ m(воды)] =
= 0,6 / (0,25 ∙ 0,04)= 60 г/моль

Решение:
Росм = См∙R∙T
См=Росм/(R∙T)=191,1/(8,31∙293)=0,079 моль/л,
т.о. 1 л раствора содержит 0,07845 моль гематина массой 5,0∙10=50,0 г
М = m/n = 50,0 / 0,079 = 633 г/моль

Задача 34
В растворе какого вещества осмотическое давление будет минимальным при одинаковой температуре и одинаковой молярной концентрации?
1) салицилат натрия, 2) салициловая кислота, 3) метилсалицилат.

Задача 35
Осмотическое давление раствора гемоглобина в воде, содержащего 124г/л при 17°C, равно 4,39 кПа. Рассчитать молекулярную массу гемоглобина.

Решение:
Росм = 4,39 кПа
Т = 17+273=290К
Росм = См ∙ R ∙ T
См = Росм / ( R ∙ T ) = 4,39 / ( 8,314 ∙ 290) = 0,001821 моль/л
т.е. 1 л р-ра содержит n=0,001821 моль гемоглобина, что составляет m=124 г.
М = m / n = 124 / 0,001821 = 68103 г/моль

Задача 37
Найти при 25°С осмотическое давление пара над 10% раствором NaCl плотностью 1,15 г/мл, если кажущаяся степень диссоциации соли в р-ре 85%.

Задача 38
Взято 42,0 г N2O4 в объеме 0,01835 м3 при 50 °С и давлении 946 гПа.
N2O4 диссоциирует по уравнению N2O4 = 2NO2.
Вычислить степень диссоциации и константу равновесия.

Константа равновесия Кр = р(NO2)² / р(N2O4) = [Р ∙ 2α/(1+α)]² / [Р ∙ (1-α)/(1+α)] =
= Р ∙ (2α)² / [(1-α)(1+α)] = 0,946 ∙ 10^5 ∙ (2 ∙ 0,42)² / [(1- 0,42)(1+0,42)] = 8,1 ∙ 10^4 н/м²

Можно выразить константу равновесия не через парциальные давления газов, а через их конц-и:
Кс = КрRT = 8,1 ∙ 10^4 ∙ 8,314 ∙ 323 = 2,18 ∙ 10^8 моль/м³

На всякий случай стоит проверить математику 🙂

Источник

Криоскопическая постоянная воды составляет 1 86 что составляет

Ярослава,
Задача 80
Определить молекулярную массу полимера, если его 15%-й водный раствор имеет при температуре 20°С осмотическое давление 340 Па.

Решение:
Росм = См ∙ R ∙ T
См=1000ρω/М
Росм (кПа) = 1000ρ(г/мл)ωRТ/М
М=ρωRТ/Росм
Для расчета См нужна плотность раствора полимера. Если принять ее равной плотности воды 1 г/мл = 1000 г/л (что, конечно, далеко от действительности, но нет выбора), то получим:
М=1000 ∙ 0,15 ∙ 8,314 ∙ 293 / (340 ∙ 10⁻³) = 1,075 ∙ 10^6 г/моль
подробнее: http://www.xumuk.ru/colloidchem/154.html

Евгений,
Задача 81
При растворении 7,8 г бензола С6Н6 в 200 г циклогексана С6Н12 температура замерзания раствора понизилась на 10,10°С. Рассчитайте криоскопическую константу циклогексана.

Задача 82
При растворении 0,0048 кг глицерина в 0,025 кг воды температура замерзания раствора понизилась на 0,387°С. Определить молекулярную массу глицерина и вычислить осмотическое давление раствора при 25°С. Криоскопическая постоянная воды 1,86.

Решение:
Δtкр. = Kкр. ∙ Cm
Cm = Δtкр. / Kкр. = 0,83 / 1,86 = 0,446 моль/кг
Росм = См ∙ R ∙ T, но для перехода от моляльной к молярной концентрации нужно знать плотность раствора и молярную массу неэлектролита.

Елена,
Задача 84
Температура плавления нафталина 80,1С. Она понижается на 0,832С при растворении серы массой 3,122 г в нафталине массой 100г. Удельная теплота плавления нафталина равна 149,5 Дж/г. Найдите молекулярную формулу серы в нафталинном растворе.

Решение:
Т плавления = Т замерзания (кристаллизации), поэтому воспользуемся 2 з-ном Рауля: понижение температуры замерзания (или температуры плавления) раствора неэлектролита прямо пропорционально его моляльной концентрации:
ΔТкр = Ккр × Cm(серы)
Ккр – криоскопическая константа растворителя, которая может быть рассчитана по формуле: Ккр. = RT^2/1000Δh, где Δh – удельная теплота плавления, Дж/г.
Δh(нафталина) = 149,5 Дж/г
Ккр. = 8,31×(80,1+273,15)^2 / (1000×149,5) = 6,936 K∙кг/моль
Cm(серы) = ΔТ / Ккр. = 0,832 / 6,936 = 0,1199 моль/кг
Cm(серы) =m(серы)/ [M(серы)×m(нафталина, кг)]
M(серы) = m(серы) / [Cm(серы) × m(нафталина, кг)] = 3,122 / [0,1199 × 0,1] = 260,4 г/моль
M(серы) / А(S) = 260,4 / 32,07 = 8,11 ≈ 8 → S8
Немного высоковата молярная масса серы, если бы использовали уточненную Δh(нафталина) = 152 Дж/г, получили бы 256,1 г/моль, что ближе к истине (32,07 ∙ 8 = 256,6 г/моль)
Впрочем, и так нормально 🙂
http://www.kayelaby.npl.co.uk/chemistry/3_10/3_10_4.h..

Nadia,
Задача 85
Осмотическое давление водного раствора глицерина С3Н8О3 составляет при 0°С 567,3 кПа. Приняв плотность раствора равной единице, вычислить давление пара раствора при 0°С, если давление пара воды при той же температуре составляет 610,5 кПа

Ян,
Задача 86
При растворении 0,4 г некоторого вещества в 10 г воды температура замерзания раствора понижается на 1,24 градуса. Вычислите молекулярную массу растворенного вещества.

Решение:
Второй закон Рауля: понижение температуры замерзания (или повышение температуры кипения) раствора неэлектролита прямо пропорционально его моляльной концентрации:
Δt = Ккр ∙ Cm
Cm = Δt / Ккр
Криоскопическая константа воды Ккр = 1,86
Δt = 0,41°С
Cm = Δt / Ккр = 0,41 / 1,86 = 0,220 моль/кг воды
Cm = n(в-ва) / m(р-ля, кг) = 1000Cм / (1000ρ – Cм ∙ М)
0,220 = 1000Cм / (1200 – Cм ∙ 342)
Cм = 0,245 моль/л
Росм = См ∙ R ∙ T = 0,245 ∙ 8,314 ∙ 275 = 560,1 кПа

Аня,
Задача 88
Определите температуру кипения 3М раствора глюкозы (плотность раствора=1,08 г/мл);
k эбулиоскопическая=0,52.

Решение:
Второй закон Рауля: повышение температуры кипения (или понижение температуры замерзания) раствора неэлектролита прямо пропорционально его моляльной концентрации:
Δt = Кэб ∙ Cm
Cm = n(в-ва) / m(р-ля, кг) = 1000Cм / (1000ρ – Cм ∙ М)
Δt = Кэб ∙ Cm = Кэб ∙ 1000Cм / (1000ρ – Cм ∙ М) = 0,52 ∙ 3000 / (1080 – 3 ∙ 180) = 2,89°
t кип. = 100,00 + 2,89 = 102,89°

Маша,
Задача 89
Осмотическое давление глюкозы при 35°С составляет 795 кПа. Вычислите температуру замерзания водного раствора глюкозы. Плотнось раствора принять равной 1,1 г на мл.

Решение:
Росм = См ∙ R ∙ T
См = Росм / (R ∙ T) = 795 / (8,314 ∙ 308) = 0,310 моль/л
Второй закон Рауля: понижение температуры замерзания (или повышение температуры кипения) раствора неэлектролита прямо пропорционально его моляльной концентрации:
Δt = Ккр ∙ Cm
Криоскопическая константа воды Ккр = 1,86
Cm = n(в-ва) / m(р-ля, кг) = 1000Cм / (1000ρ – Cм ∙ М)
Δt = Ккр ∙ 1000Cм / (1000ρ – Cм ∙ М) = 1,86 ∙ 1000 ∙ 0,310/ (1100 – 0,310 ∙ 180)=0,55°
tкр. = 0 – 0,55 = –0,55°С

Дарья,
Задача 90
Вычислите молекулярную массу глюкозы, если давление водяного пара над раствором 27 г глюкозы в 108 г воды при 100°С равно 98775,3 Па.

Степан,
Задача 91
Определите моляльность раствора бинарного электролита, если его водный раствор замерзает при температуре –0,31 °С, а степень диссоциации равна 66,5 %.

Осмотическое давление раствора мочевины молярной концентрации 4 моль/л равно осмотическому давлению раствора AlCl3 концентрации

1,15 моль/л. Изотонический коэффициент для раствора AlCl3 равен:

Источник

Термодинамические равновесия растворов. Термодинамика растворов Коллигативные свойства растворов. Растворимость

Термодинамика растворов
Коллигативные свойства растворов. Растворимость

Свойства разбавленных растворов, зависящие только от количества нелетучего растворенного вещества в растворе не электролита и не зависящие от его природы, называются коллигативными свойствами.

К ним относятся понижение давление пара растворителя над раствором, повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания раствора, относительное понижение давления насыщенного пара над раствором, а также осмотическое давление.

Понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения идеально (предельно разбавленного) раствора нелетучего неэлектролита по сравнению с чистым растворителем описывается законом Рауля:

где С_m,2 – моляльность раствора (моль/кг растворителя), K и Е – криоскопическая и эбулиоскопическая постоянные растворителя (Это характеристика исключительно растворителя! Для воды K = 1,86 (кгК)/моль, Е = 0,52 (кгК)/моль), и – энтальпии плавления и испарения растворителя, Т_{fus, 1}. и Т_{v, 1} – температуры плавления и кипения растворителя, M₁ – молярная масса растворителя.
Согласно закону Рауля, давление пара растворителя над идеальным (предельно разбавленным) раствором нелетучего неэлектролита пропорционально мольной доле растворителя X₁ в растворе:

где p₁– давление пара чистого растворителя при данной температуре, X₁ – мольная доля растворителя в растворе.

Для бинарного раствора закон Рауля можно представить в следующем виде:

т.е. относительное понижение давления пара растворителя над раствором равно мольной доле X₂ растворенного вещества.

Если оба компонента раствора летучи, то закон Рауля выполняется для каждого из компонентов:

т.е. общее давление пара над раствором – линейная функция от состава раствора.

Осмотическое давление в идеальных (предельно разбавленных) растворах нелетучих неэлектролитов можно рассчитать по уравнению Вант-Гоффа:

Уравнения, описывающие коллигативные свойства неэлектролитов, можно применить и для описания свойств растворов электролитов, введя изотонический коэффициент Вант-Гоффа i, который связан со степенью диссоциации электролита:
A_nB_m = nA m+ +mB n-

z = n + m – количество ионов, образующихся при диссоциации одной молекулы электролита,

C учетом изотонического коэффициента Вант-Гоффа:

ПРИМЕРЫ
Пример 1. Раствор 20 г гемоглобина в 1 л воды имеет осмотическое давление 7,52 10 –3 атм при 25 o C. Определить молярную массу гемоглобина.
Решение.

По уравнению Вант-Гоффа

По уравнению Вант-Гоффа

Пример 3. Плазма человеческой крови замерзает при –0,56 o C. Каково ее осмотическое давление при 37 o C, измеренное с помощью мембраны, проницаемой только для воды?
Решение.

По уравнению Вант-Гоффа

T_зам. = Т_{fus, 1} – T_fus = K С_m,2 =

Поделим одно уравнение на другое

Пример 4. Раствор, содержащий 0,217 г серы и 19,18 г CS₂, кипит при 319,304 К. Температура кипения чистого CS₂ равна 319,2 К. Эбулиоскопическая постоянная CS₂ равна 2,37 (Ккг)/моль. Сколько атомов серы содержится в молекуле серы, растворенной в CS₂?
Решение:

T_кип. =T_v – Т_{v, 1} = Е С_m,2 =

n = 8
Пример 5. Раствор, содержащий 0,81 г углеводорода H(CH₂)_nH и 190 г бромистого этила, замерзает при 9,47 o C. Температура замерзания бромистого этила 10,00 o C, криоскопическая постоянная бромистого этила 12,5 (Ккг)/моль. Рассчитать n.
Решение:

T_зам. = Т_{fus, 1} – T_fus = K С_m,2 =

М₂ = 12n + 2n + 2 = 14n + 2 = 100,5

n = 7, т.е. C₇H₁₆
Пример 6. При растворении 1,4511 г дихлоруксусной кислоты в 56,87 г четыреххлористого углерода точка кипения повышается на 0,518 град. Температура кипения CCl₄ 76,75 o C, энтальпия испарения 46,5 кал/г. Какова кажущаяся молярная масса кислоты? Чем объясняется расхождение с истинной молярной массой?
Решение:

T_кип. =T_v – Т_{v, 1} = Е С_m,2 =

М (CHCl₂COOH) = 129 г/моль, т.е. практически вся кислота находится в димерной форме:

 = 99,3 %
Пример 7. Некоторое количество вещества, растворенное в 100 г бензола, понижает точку его замерзания на 1,28 o C. То же количество вещества, растворенное в 100 г воды, понижает точку ее замерзания на 1,395 o C. Вещество имеет в бензоле нормальную молярную массу, а в воде полностью диссоциировано. На сколько ионов вещество диссоциирует в водном растворе? Криоскопические постоянные для бензола и воды равны 5,12 и 1,86 (Ккг)/моль.
Решение:

i = 3
Пример 8. Рассчитать состав раствора бензол – толуол, который при нормальном давлении кипит при температуре 100 o C, а также состав образующегося пара. Раствор считать идеальным. Давления пара чистых бензола и толуола при 100 o C равны 1350 Торр и 556 Торр соответственно.
Решение. Мольную долю бензола в растворе находим по закону Рауля:

760 = 1350 + (556 – 1350) , откуда = 0,257

Мольная доля толуола в растворе равна = 1 – = 0,743

По закону Дальтона

p_i = p =

Мольная доля бензола в паре равна

= /p= 0,2571350/760 = 0,456

Соответственно, мольная доля толуола в паре равна = 1 – = 0,544.
Пример 9. Рассчитать количество водяного пара, необходимое для перегонки 10 кг бензола, если смесь бензола и воды кипит при 69,2 о С при нормальном давлении. При этой температуре давление насыщенного пара бензола равно 535 мм Hg, давление насыщенного пара воды равно 225 мм Hg.
Решение. Вода и бензол являются практически несмешивающимися жидкостями, поэтому давление насыщенного пара над такой смесью не будет являться функцией от ее состава.

p_i = p =

p =

p =

Растворимость
В реальных предельно разбавленных растворах для растворителя выполняется закон Рауля, а для растворенного вещества выполняется закон Генри:

где K_г – константа Генри.

В идеальных растворах закон Генри совпадает с законом Рауля ( ).

Так как давление газа пропорционально его концентрации в газовой фазе

, тогда

где K – коэффициент пропорциональности называется коэффициентом растворимости Оствальда (s) или коэффициентом адсорбции Бунзена ().
Коэффициент растворимости Оствальда (s) или просто растворимость – объем газа, растворяющийся в 1 литре воды при общем давлении 1 атм.

Коэффициент адсорбции Бунзена () – объем газа, приведенный к 0 о С и 1 атм, растворяющийся в 1 литре воды при парциальном давлении газа 1 атм.

Зависимость между коэффициентом растворимости Оствальда и коэффициентом адсорбции Бунзена выражается соотношением:

Растворимость твердого вещества в идеальном растворе при температуре T описывается уравнением Шредера:

Решение. По закону Генри:

По закону Дальтона

p_i = p= p_i

Пусть масса воды 1000 г.

T_зам. = Т_{fus, 1} – T_fus = K С_m,2 =
Криоскопическая константа воды равна 1,86 (Ккг)/моль,

T_зам. =
Пример 2. Рассчитайте коэффициент растворимости Оствальда и коэффициент адсорбции Бунзена NO, если в 1 л воды при 20 о С и давлении 600 мм Hg поглощает 52,74 мл оксида азота.
Решение. Приведем объем NO к нормальным условиям

объем NO, приведенный к 0 о С и 1 атм, поглощаемый 1 л воды при парциальном давлении газа 760 мм Hg

Пример 3. Закрытый сосуд содержит 5 л воды и 1 л NO при нормальном давлении и температуре 0 о С. При взбалтывании часть NO растворилась в воде. Вычислите объем NO в растворе, измеренный при 0 о С и давлении 760 мм Hg, и конечное давление нерастворившегося остатка NO, если коэффициент растворимости NO равен 0,074.
Решение. При растворении NO над раствором устанавливается равновесное давление p. Коэффициент растворимости Оствальда (s)

Объем NO, растворившийся в воде при давлении 1 атм:

Объем не растворившегося в воде NO при давлении 1 атм:

Приведем объем не растворившегося в воде NO к равновесному давлению p:

p = 0,73 атм.
Пример 4. 10 л Cl₂ находится в закрытом сосуде при 20 о С и давлении 750 мм Hg. Сколько необходимо литров воды, чтобы парциальное давление Cl₂ в сосуде понизилось до 600 мм Hg. Коэффициент растворимости Cl₂ при 20 о С равен 2,3.
Решение. При растворении Cl₂ над раствором устанавливается равновесное давление 600 мм Hg. Коэффициент растворимости Оствальда (s)

Объем Cl₂, растворившийся в воде при давлении 750 мм Hg:

Объем не растворившегося в воде Cl₂ при равновесное давление 600 мм Hg:

Приведем объем не растворившегося в воде Cl₂ к давлению 750 мм Hg:

Объем Cl₂ при давлении 750 мм Hg составляет 10 л и равен

+

х = 1,92 л
Пример 5. Рассчитать растворимость висмута в кадмии при и 200 o C. Энтальпия плавления висмута при температуре плавления (273 o C) равна 10,5 кДж/моль. Считать, что образуется идеальный раствор и энтальпия плавления не зависит от температуры.
Решение. уравнением Шредера:

X = 0,7
Задачи для самостоятельного решения

Задача 1. Константы Генри для кислорода и азота в воде при 25 o C равны 4,40 10 9 Па и 8,68 10 9 Па соответственно. Рассчитать состав (в %) воздуха, растворенного в воде при 25 o C, если воздух над водой состоит из 80% N₂ и 20% O₂ по объему, а его давление равно 1 бар.
Задача 2. В закрытом сосуде при 20 о С и давлении 720 мм Hg содержится 5 л H₂S. Сколько необходимо литров воды, чтобы парциальное давление H₂S в сосуде понизилось до 600 мм Hg. Коэффициент растворимости H₂S при 20 о С равен 2,79.
Задача 3. Рассчитать растворимость п-дибромбензола в бензоле при 20 и 40 o C, считая, что образуется идеальный раствор. Энтальпия плавления п-дибромбензола при температуре его плавления (86.9 o C) равна 13.22 кДж/моль.

Закон распределения Нернста
Отношение концентрации растворенного вещества между двумя несмешивающимися растворителями при данной температуре есть величина постоянная, независящая от абсолютных и относительных количеств всех веществ, участвующих в равновесии (если растворы растворенного вещества в растворителях идеальны и молярная масса растворенного вещества в обеих фазах одинакова, т.е. отсутствует ассоциация или диссоциация):

где , — концентрация растворенного вещества в первом и во втором растворителях при равновесии, K – коэффициент распределения растворенного вещества между первым и вторым растворителем.

Если растворенное вещество диссоциирует или ассоциирует в том или другом растворителе:

где n = M₁/M₂, M₁ – молярная масса распределяющегося вещества в первом растворителе, M₂ – молярная масса растворяющегося вещества во втором растворителе.

Закон распределения позволяет получить выражение, позволяющее рассчитать массу (количество) растворенного в исходном растворе вещества после n-ной экстракции:

g_o – начальное количество вещества,

K – коэффициент распределения растворенного вещества между растворителем и экстрагентом,

V_o – объем раствора, в котором находится экстрагируемое вещество,

V – объем экстрагента, израсходованный на каждое отдельное экстрагирование,

n – общее число экстрагировании,

Найдем концентрацию эфирного раствора янтарной кислоты, находящегося в равновесии с водным раствором, содержащим 0,24 г янтарной кислоты в 100 мл раствора:

x = 0,044 г в 100 мл раствора.

Пример 2. 1 л амилового спирта содержит 10 г йода. Определите, какое количество йода будет содержаться в воде, если 0,5 л амилового спирта, содержащего йод, взболтать с 2 л воды. Коэффициент распределения йода между амиловым спиртом и водой при 25 о С равен 230. Определите, какое количество йода будет содержаться в воде, если 0,5 л амилового спирта, содержащего йод при двукратной экстракции водой порциями по 1 л.
Решение. Коэффициент распределения Нернста йода между амиловым спиртом и водой

При однократной экстракции йода водой из раствора йода в амиловом спирте в растворе останется

Количество йода, экстрагированного водой

g = g_o – g₁ = 5 – 4,914 = 0,086 г

Количество йода, экстрагированного водой

Решение. Масса растворенного в исходном растворе вещества после n-ной экстракции:

K – коэффициент распределения растворенного вещества между растворителем и экстрагентом.

Растворитель – вода, экстрагент – амиловый спирт. Коэффициент распределении йода между водой и амиловым спиртом K = 1/232,56 = 0,0043.

Количество йода, экстрагированного амиловым спиртом

g = g_o – g₁ = 0,3 – 0,0235 = 0,2765 г

Количество йода, экстрагированного амиловым спиртом

Источник

• ← что такое крайние даты на обложке дела
• куда то все спешим чего то добываем →