Приклади розв’язання задач
1. Водний 6,02 М розчин пікринової кислоти перебуває в рівновазі з 0,07 М розчином пікринової кислоти в бензолі. Обчислите коефіцієнт розподілу пікринової кислоти між бензолом і водою, якщо в бензольному розчині пікринова кислота має нормальну молекулярну масу, а у воді частково дісоційована, причому ступінь дисоціації дорівнює 0,9.
Рішення. Для визначення коефіцієнта розподілу пікринової кислоти між бензолом і водою треба концентрацію кислоти в бензолі розділити на концентрацію не дісоційованої частини її у воді:
К=0,7/(0,02(1-0,9))=35.
2. При розподілі саліцилової кислоти між бензолом й водою при 298 К булу отримані наступні дані:
с1 |
0,0363 |
0,0668 |
0,0940 |
0,126 |
0,210 |
с2 |
0,0184 |
0,0504 |
0,0977 |
0,146 |
0,329 |
с3 |
0,283 |
0,558 |
0,756 |
0,912 |
|
с4 |
0,553 |
0,650 |
2,810 |
4,340 |
|
де с1 — концентрація саліцилової кислоти у водному шарі, моль/л с2 — концентрація саліцилової кислоти в бензольному шарі, моль/л. Графічно визначите значення п і К и напишіть рівняння розподілу.
Рішення. Обчислимо по рівнянню значення К:К=1,97; 1,33; 0,96; 0,86; 0,64; 0,53; 0,34; 0,27; 0,21. Тому що співвідношення с1/с2 не залишається постійним, то спостерігається зміна молекулярної маси речовини, що розподіляється. Застосовуємо закон розподілу в загальному виді. Прологарифмувавши вираження одержимо:
nlgc1-lgc2=lgК або lgc2=nlgc1-lgК
Останнє рівняння — рівняння прямої, тангенс кута нахилу якої дорівнює п, а відрізок, що відтинає від осі ординат, є lgК. Наведені в умовах дані прологарифуємо:
с1 |
-1,4401 |
-1,1752 |
-1,0269 |
-0,8996 |
-0,6778 |
с2 |
-1,7352 |
-1,2976 |
-1,0101 |
-0,8356 |
-0,4828 |
с3 |
-0,5482 |
-0,2534 |
-4,1215 |
-0,0400 |
|
с4 |
-2,2738 |
+0,2175 |
+0,4487 |
+0,6375 |
|
На підставі цих даних будуємо графік lg с2 = f (lg с2) (рис. 20). За графіком визначаємо тангенс кута нахилу прямої до осі абсцис:
n=1,66
lgК=1,34 , K=0,219
Рисунок 20.
Закон розподілу для даної системи виражається рівнянням
c1·1,66/c2=0,219
3. Коефіцієнт розподілу йоду між водою й сірковуглецем дорівнює 0,0017. Водяний розчин йоду, що містить 10-4 кг йоду в 10-4 м3, збовтують із сірковуглецем. Яка кількість йоду залишиться у водяному розчині, якщо 10-4 м3 водяного розчину збовтати з 5·10-6м3 сероуглерода и 10-4 м3 водного раствора взболтать последовательно с п‘ятьма окремими порціями сірковуглеця по 10-6 м3 кожна?
Рішення. Масу, що залишилася після одного екстрагування, визначимо по рівнянню:
Маса екстрагованого йоду дорівнює
10-4-3,3·10-10=0,967·10-4кг, или 96,7%.
Визначаємо масу йоду, що залишилася після п'яти екстрагувань, по рівнянню :
Маса екстрагованого йоду після п'яти екстракцій дорівнює
10-4-6,5·10-10=0,999935·10-4кг, или 100 %.
4. У 60 г бензолу розчинено 2,09 г нелеткої речовини, елементарний склад якої (в % мас.) дорівнює: вуглецю – 50,69%, водню – 4,23%, кисню – 45,08%. Розчин кристалізується при 4,250С. Яка молекулярна формула речовини? Температура кристалізації чистого бензолу 5,50С (Кк=5,1).
Розв’язок: Знаходимо молярну масу речовини, використовуючи формулу:
розчину
= Т крист.
розчинника – Ткрист.розчину
У нашому випадку:
Тоді:
Розраховуємо формулу невідомої речовини, враховуючи її склад в (% мас.):
142,12 г – 100 %
X г – 50, 69 %
142,12 г – 100 %
X г – 4, 23 %
X
=
142, 12 г – 100 %
X г – 45, 08 %
X
=
Відповідь: Молекулярна формула нелеткої речовини: С6Н6О4.
5. У 1000 г води розчинено 100 г сахарози. Мольна маса сахарози складає 342 г. Розрахувати температуру кипіння розчину (Ке=0,513).
Розв‘язок: Знаходимо підвищення температури кипіння розчину:
Тоді температура кипіння розчину буде складати:
Ткип. розчину = Ткип. розчинника + Ткип. розчину
Ткип. = 3730 + 0,1460 = 373,1460К
Відповідь: 373,146 К.
6. До 100 мл 0,5 М розчину сахарози додали 300 мл води. Чому дорівнює осмотичний тиск отриманого розчину?
Розв‘язок: Розраховуємо молярну концентрацію розчину сахарози після додавання 300 мл води.