2.5. Свойства растворов

Пример 1. Вычислите температуры кристаллизации и кипения 2%-ного водного раствора глюкозы.

Решение. По закону Рауля понижение температуры кристаллизации и повышение температуры кипения раствора (∆Т) по сравнению с температурами кристаллизации и кипения растворителя выражаются уравнением

, (1)

где К — криоскопическая или эбулиоскопическая константа. Для воды они соответственно равны 1,86 и 0,52°; т и М — соответственно масса растворенного вещества и его молярная масса; т₁ — масса растворителя.

Понижение температуры кристаллизации 2%-ного раствора С₆Н₁₂О₆ находим по формуле (1):

Вода кристаллизуется при 0 С, следовательно, температура кристаллизации раствора 0 - 0,21 = - 0,21 С.

По формуле (1) находим и повышение температуры кипения-2%-ного раствора:

Вода кипит при 100°С, следовательно, температура кипения этого раствора 100 + 0,06 = 100,06°С.

Пример 2. Раствор, содержащий 1,22 г бензойной кислоты С₆Н₅СООН в 100 г сероуглерода, кипит при 46,529°С. Температура кипения сероуглерода 46,3°С. Вычислите эбулиоскопическую константу сероуглерода.

Решение. Повышение температуры кипения ΔТ = 46,529 - 46,3 = = 0,229°. Молярная масса бензойной кислоты 122 г/моль. По формуле (1) находим эбулиоскопическую константу:

Пример 3. Раствор, содержащий 11,04 г глицерина в 800 г воды, кристаллизуется при -0,279°С. Вычислите молярную массу глицерина.

Решение. Температура кристаллизации чистой воды 0 ⁰С, следовательно, понижение температуры кристаллизации ∆Т=0-(-0,279)=0,279⁰С. Масса глицерина т (г), приходящаяся на 1000 г воды, равна:

г.

Подставляя в уравнение

(2)

числовые значения, вычисляем молярную массу глицерина:

Пример 4. Вычислите массовую долю (%) водного раствора мочевины (NH₂)₂CO, зная, что температура кристаллизации этого раствора равна -0,465⁰С.

Решение: Температура кристаллизации чистой воды 0⁰С, следовательно ∆Т=0–(-0,465)= +0,465⁰. Молярная масса мочевины 60 г/моль. Находим массу m (г) растворенного вещества, приходящуюся на 1000г воды, по формуле(2):

г.

Общая масса раствора, содержащего 15г мочевины, составляет 1000+15=1015г. Процентное содержание мочевины в данном растворе находим из соотношения

В 1015г раствора – 15г вещества

100 г раствора - х г вещества

х = г.

Ответ: 1,48%.

3. Электролитическая диссоциация

3.1. Вычисление изотонического коэффициента по величине осмотического давления

Пример 1. Осмотическое давление 0,1н. раствора ZnSO₄ при t = 0 ⁰С равно 1,59∙10⁵ Па. Определите изотонический коэффициент этого раствора.

Решение. Изотонический коэффициент I показывает, во сколько раз величина осмотического давления р_осм для раствора электролита больше, чем у раствора неэлектролита при этой же молярной концентрации. Величина изотонического коэффициента для растворов электролитов больше единицы, а для растворов неэлектролитов равна 1. Отклонение растворов электролитов от законов Ван – Гоффа и Рауля объясняется тем, что при растворении электролита число частиц в растворе увеличивается вследствие диссоциации молекул электрлолита на ионы. Осмотическое давление для растворов электролитов с учетом изотонического коэффициента равно р_осм =inRT/ V, где

i – изотонический коэффициент;

n – число молей растворенного вещества;

R – газовая постоянная; Дж/моль∙К.

Т – абсолютная температура, К;

V – объем раствора, м³.

Отсюда изотонический коэффициент равен

i =р’_осмV /nRT = (1,59∙ 10⁵∙ 10^-3)/(0,05∙ 8,3144∙ 273)=1,4