Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Раздел 3. Термодинамическая теория растворов.
Истинными растворами называются гомогенные термодинамические устойчивые системы переменного состава, находящиеся в молекулярнодисперсном состоянии. Истинные растворы называются идеальными, если энергия взаимодействия между однородными и разнородными молекулами одинакова. Они подчиняются закону Рауля:
p1=p10·x1,
p2=p20·x2
где p1 и p2 – парциальное давление компонентов над раствором (индексом 1 обозначают растворитель, а индексом 2 – растворенное вещество), p10 и p20 – давление насыщенного пара над чистыми компонентами, x1 и x2 – мольные доли компонентов в растворе.
Закон Рауля для бинарных систем можно представить и следующим уравнением:
Мольная доля компонента рассчитывается по формуле
, а x2=1-x1,
где n1 и n2 – число молей компонентов 1 и 2, q1 и q2 –массы компонентов, M1 и M2 – молекулярные массы компонентов.
Для равновесия в бинарной системе раствор-пар зависимость понижения температуры замерзания раствора от концентрации нелетучего вещества имеет вид
где T0зам – температура замерзания растворителя,
Tзам – температура замерзания раствора,
- криоскопическая постоянная (приводится в справочниках), зависящая от природы растворителя.
- удельная теплота плавления растворителя, Дж/г.
m – моляльная концентрация, т.е. число молей растворенного вещества, приходящееся на 1000г растворителя.
q1 и q2 – массы растворителя и растворенного вещества, г.
M1 – молекулярная масса растворителя, г.
Зависимость повышения температуры кипения раствора от концентрации нелетучего вещества в бинарной системе выражается следующим уравнением:
,
где T0кип – температура кипения чистого растворителя,
Tкип – температура кипения раствора,
- эбулиоскопическая постоянная, определяемая природой растворителя,
Lисп – удельная теплота испарения растворителя, Дж/г.
Осмотическое давление (π) может быть рассчитано по формуле
π = cRT,
если не наблюдается в растворе ни ассоциации, ни диссоциации частиц.
Для растворов электролитов
где i – изотонический коэффициент, α – степень диссоциации, ν – число ионов, образующихся при диссоциации одной молекулы растворимого вещества.
Контрольное задание 3
1) Раствор, содержащий 0,171 г серной кислоты в1000г воды, замерзает при -0,00540С. Криоскопическая постоянная воды равна 1,86. Определить изотонический коэффициент.
2) Определить степень диссоциации дихлоруксусной кислоты (СHCl2COOH), если она диссоциирует на два иона. Температура замерзания 0,1 моляльного водного раствора дихлоруксусной кислоты -0,2780С. Криоскопическая постоянная воды 1,86.
3) Раствор, содержащий 1,5 г хлористого калия в 100 г воды, замерзает при -0,6840С. Определить изотонический коэффициент и давление паров воды над этим раствором при 250С. Давление паров чистой воды над этим раствором при этой температуре равно 3166,3 Па. Крископическая постоянная воды 1,86
4) Сколько граммов глицерина C3H8O3 необходимо добавить к 1 кг воды, чтобы раствор не замерзал при -0,50C. Криоскопическая постоянная воды 1,86.
5) Бензол замерзает при 5,420C. Раствор, содержащий 12,8 г нафталина (C10H8) в 1000 г бензола, замерзает при 4,9080C. Определить криоскопическую постоянную бензола.
6) Эбулиоскопическая постоянная воды 0,512. При какой температуре кипит 5% (по массе) водный раствор тростникового сахара C12H22O11?
7) Криоскопическая постоянная воды 1,86. При какой температуре замерзает 5% (по массе) раствор глицерина C3H8O3 в воде?
8) При 250С давление паров воды равно 3166,3 Па. Чему равно давление паров воды над раствором, содержащим 6 г мочевины (NH2)2CO в 180 г воды?
9) Вычислить давление паров воды над 25% (по массе) раствором глюкозы C6H12O6 при 200С. Давление паров воды при этой температуре 2336,8 Па.
10) Температура кипения сероуглерода CS2 46,200С. Его эбулиоскопическая постоянная 2,3. В 50 г сероуглерода растворено 0,937 г бензойной кислоты C6H5COOH. Полученный раствор имеет температуру кипения 46, 390С. Определить молекулярную массу бензойной кислоты в сероуглероде. Объяснить полученный результат.
11) Раствор, содержащий 0,5 г нелетучего вещества в 42 г бензола, кипит при 80,250С. Температура кипения чистого бензола 80,080С. Определить Эбулиоскопическую постоянную бензола. Молекулярная масса растворенного вещества 182.
12) Растворение 1,2324 г нафталина (C10H8) в 88,26 г диэтилового эфира повысило температуру кипения чистого эфира на 0, 2340С. Определить эбулиоскопическую постоянную диэтилового эфира.
13) Вычислить давление пара 5% (по массе) раствора сахара C12H22O11 в воде при 1000С, если давление водяных паров равно 101300 Па, а сахар нелетуч.
14) Техническая уксусная кислота замерзает при 16,40С. Температура замерзания чистой уксусной кислоты 16,70С., а её криоскопическая постоянная равна 3,9. Определить молярную долю примесей в технической уксусной кислоте.
15) При растворении 0,6 г некоторого вещества неэлектролита в 23 г воды температура кипения раствора повышается на 0,2040С. Эбулиоскопическая постоянная воды равна 0,512. Определить молекулярную массу этого вещества.
16) При растворении 0,3 г некоторого вещества неэлектролита в 20 г бензола температура кипения повышается на 0,6550. Эбулиоскопическая постоянная бензола равна 2,62. Определить молекулярную массу этого вещества.
17) Молярная концентрация раствора неэлектролита 0,08 М. Определить осмотическое давление этого раствора при температуре 200С.
18) Определить осмотическое давление 0,1 М водного раствора хлористого калия при температуре 250С, учитывая, что он полностью диссоциировал.
19) Давление паров раствора, содержащего 13 г нелетучего растворенного вещества в 100 г воды, при 300С равно 4136,9 Па. Рассчитать молекулярную массу растворенного вещества, предполагая, что раствор идеальный. Давление пара воды при 300С равно 4241,7 Па.
20) Рассчитать количество граммов нелетучего вещества с молекулярной массой 100, которое потребуется, чтобы повысить температуру кипения 50 г хлороформа на 0,050. Эбулиоскопическая постоянная хлороформа 3,8.
21) Рассчитать осмотическое давление 0,16 M раствора хлористого натрия при 00 и 370С, предполагая, что соль полностью диссоциирована.
22) Рассчитать осмотическое давление водного раствора 1 г сахарозы (молекулярная масса 342) в 100 мл воды при 00С.
23) 68,4 сахарозы (C12H22O11) растворено в 1000 г воды. Рассчитать давление пара воды над раствором при температуре 200С, если давление пара чистой воды при этой температуре 2336,8 Па.
24) Рассчитать эбулиоскопическую постоянную хлороформа (CHCI3), зная, что его температура кипения 61,20С, а теплота испарения – 259,3 Дж/г.
25) При температуре 270С осмотическое давление раствора сахара 106600 Па. Определить осмотическое давление этого раствора при 00С.
26) При 170С осмотическое давление раствора, содержащего 0,125 г мочевины (NH2)2CO в 25 мл водного раствора, равно 200600 Па. Вычислить молекулярную массу мочевины.
27) Рассчитать давление пара при 350С раствора, содержащего 5 г мочевины (NH2)2CO в 1000 г воды. Давление пара воды при 350С равно 5621,7 Па. Раствор можно считать идеальным. Мочевина нелетуча.
28) Давление пара воды при 250С равно 3170 Па. Определить давление 10% (по массе) раствора сахара С12H22O11.
29) Сколько граммов нафталина C10H8 следует добавить в 88,22 г диэтилового эфира (C2H5)2O, чтобы повысить его температуру на 0,2340. Эбулиоскопическая постоянная диэтилового эфира равна 2,25.
30) При 1200С давление паров чистой ртути 1005 Па. Определить давление паров ртути над амальгамой, содержащей 1,14 г олова в100 г ртути.
31) Давление паров воды при 313К равно 7375 Па. Вычислить давление пара раствора, содержащего 9,2 г глицерина С3H8O3 в 0,36 кг воды.
32) Определить понижение давление пара раствора, содержащего 0,1 моль нелетучего вещества, растворенного в 504 г воды при 300С. Давление пара чистой воды при этой температуре 4241,7 Па.
33) Вычислить давление пара диэтилового эфира (C2H5)2O над 2,8% раствором анилина C6H5NH2 в диэтиловом эфире при 293К. Давление пара эфира при этой температуре равно 5,89·104 Па.
34) Давление пара диэтилового эфира (C2H5)2O при 293К равно 5,89·104 Па, а давление пара раствора, содержащего 6,1 г бензойной кислоты C6H5COOH в 50 г эфира при той же температуре 5,48·104 Па. Рассчитать молекулярную массу бензойной кислоты в эфире.
35) Водный раствор неэлектролита замерзает при 271,5К. Определить его температуру кипения. Криоскопическая постоянная воды равна 1,86. Эбулиоскопическая постоянная воды 0,516.
36) Водный раствор нелетучего неэлектролита кипит при температуре 100,40С. Эбулиоскопическая постоянная воды равна 0,516.Определить давление пара над раствором при 298К, если давление пара чистой воды при этой температуре равно 3166,3 Па.
37) Сухой воздух содержит 21% (об.) кислорода. Рассчитать массу кислорода, растворённого в 0,0001 м3 воды и насыщенного воздухом при давлении 1,013·105 Па и 250С. Константа Генри для кислорода К=4,02·10-4.
38) Рассчитать растворимость CO2 (в кг/м3) в воде при 250С и 5,065·105 Па, если константа Генри К=7,492·10-3.
39) При температуре 320К и давлении 0,506·105 Па растворимость сероводорода в анилине равна 1,06·104 г/м3, а при давлении 1,506·105 Па и той же температуре – 3,16·104 г/м3. Выполняется ли закон Генри?
40) Давление пара водного раствора, содержащее нелетучее растворенное вещество, на 2% ниже давления пара чистой воды. Определить молярность раствора.
41) Определить относительное понижение давления пара для раствора, содержащего 0,1 моль нелетучего растворенного вещества в 0,5 кг воды.
42) Давление пара водного раствора глицерина C3H8O3 на 1% ниже давления пара чистой воды. Определить концентрацию глицерина в массовых процентах.
43) Раствор, содержащий 5 г нелетучего растворенного вещества в 25 г четыреххлористого углерода (CCI4) кипит при температуре 81,50С. Определить молекулярную массу растворенного вещества, если известно, что чистый четыреххлористый углерод кипит при 76,80С и его эбулиоскопическая константа равна 5,02.
44) Температура кипения чистого сероуглерода (CS2) равна 46,20С. Раствор, содержащий 0,21 г серы в 19,18 г сероуглерода, кипит при 46,3040С. Эбулиоскопическая константа сероуглерода равна 2,37. Сколько содержится атомов в молекуле серы, растворенной в сероуглероде?
45) Температура кипения чистого бензола 80,10С. Раствор, содержащий 0,5 г нелетучего растворенного вещества (молекулярная масса 182) в 42 г бензола кипит при 80,2710С. Определить молекулярную теплоту испарения бензола.
46) Сколько глицерина (C3H8O3) нужно растворить в 1000 г воды, чтобы понизить ее температуру замерзания на 0,10. Криоскопическая константа воды равна 1,86. Определить концентрацию глицерина в воде в массовых процентах.
47) При растворении 0,6 г некоторого вещества в 25 г воды температура кипения повышается на 0, 2040. При растворении 0,3 г этого же вещества в 20 г бензола температура кипения повышается на 0,6680С. Найти эбулиоскопическую константу бензола, если эбулиоскопическая постоянная воды равна 0,51.
48) Водный раствор кипит при 1010С. Чему равно внешнее давление, если давление пара воды при этой же температуре равно 1,0226·105 Па и молярная доля равна 0,043.
49) Этанол и метанол образуют практически идеальные растворы. При 200 давление пара этанола равно 5932,8 Па, а метанола 11825,7 Па. Рассчитать: а) мольные доли метанола и этанола в растворе, полученном при смешивании 100 г каждого компонента; б) парциальное давление метанола и этанола и общее давление над раствором.
50) Определить относительное понижение давления пара над раствором, содержащим 51,3 г сахара (C12H22O11) в 504 г воды.