Пример.
Вычислить осмотическое давление при 22оС раствора, в 1,2 л которого содержится 20,5 г сахара.
Решение: Воспользуемся формулой расчета осмотического давления
Пример.
Чему равно осмотическое давление раствора, содержащего 15,8 г пиридина С5Н5N (M = 79) в 100 мл раствора при 0оС ?
Решение:
концентрация данного раствора составляет
моль, следовательно, осмотическое
давление при 0оС будет равно 22,4 ∙
2 = 44,8 атм.
Пример.
Для понижения температуры замерзания воды, используемой для охлаждения двигателей автомашин (антифриз), в воду добавляют неэлектролит.
Сколько молей неэлектролита на 1000 г воды нужно взять, чтобы понизить температуру замерзания антифриза на 5оС ? Какое количество для этого нужно взять глицерина С3Н3О8 (М = 92)? Этилового спирта С2Н6О (М = 46)?
Решение:
Введение 1 моль неэлектролита понижает
температуру замерзания водного раствора
на 1,86оС. Для понижения температуры
замерзания на 5оС нужно
моль неэлектролита, что составит 2,687 ∙
92 = 247,2 г глицерина или 2,687 ∙ 46 = 123,6 г
этилового спирта.
Пример.
При какой температуре будет кипеть раствор, содержащий 18,6 г анилина С6Н6 ?
Решение: tК р-ра = tК р-ля + ΔtК
ΔtК
= См ∙ Е См =
Следовательно,
TК
р-ра = tК р-ля +
оС.
Коллигативные свойства растворов электролитов
В растворах электролитов число частиц увеличивается за счет диссоциации молекул растворенного вещества. Представим, что в раствор введено N молекул растворенного вещества, способного распадаться на р ионов, а степень диссоциации растворенного вещества α. Тогда число молекул, распавшихся на ионы будет N α, а число образовавшихся ионов – N α р. Число нераспавшихся молекул составит N - N α или N (1- α).
Общее число частиц в растворе электролита будет суммой числа молекул и числа ионов:
Nэл-та = Nαр + N (1- α) = N (αр + (1- α)) = N (α (р - 1) + 1)
Если бы диссоциации не произошло (неэлектролит), то число введенных в раствор частиц осталось бы неизменным, равным N (для неэлектролита Nнеэл-та).
Отношение числа частиц растворенного вещества в растворе электролита к числу частиц недиссоциирующего растворенного вещества составляет
I =
Такую же величину составляет отношение величин описывающих коллигативные свойства растворов, измеренных для электролитов, к величинам, рассчитанным для неэлектролитов.
Эту величину i Вент-Гофф назвал изотоническим коэффициентом.
i =
Таким образом, величина коллигативного свойства для растворов электролитов в i раз больше чем для соответствующего количества растворенного неэлектролита.
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ
Задание I.
Для приготовления раствора использовали растворители А и вещество С, взяв их в количествах В и Д, соответственно. Какие коллигативные свойства полученного раствора Вы можете охарактеризовать, пользуясь этими данными (табл.1 и табл, приложения)
Дайте количественную оценку.
Таблица 1
Ва-ри-ант |
А растворитель |
B Количест-во раство-рителя |
С Растворенное вещество |
Д Кол-во раст-воренного вещества |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11
12
13 14 15 16 17 18 19 |
вода вода вода вода вода вода сероуглерод сероуглерод сероуглерод диэтиловый эфир четыреххлористый углерод
четыреххлористый углерод
хлороформ хлороформ хлороформ бензол бензол бензол бензол |
2 л 3 кг 100 мл 1,5 л 800 мл 2 кг 250 г 0,2 кг 400 г 0,5 кг
200 г
500 г
0,4 кг 100 г 4 кг 0,2 кг 500 г 0,1 кг 0,8 г |
глюкоза, С6Н12О6 метанол, СН3ОН ацетамид, СН3СОNH2 карбамид, СО(NH2)2 глицерин, С3Н5(ОН)3 сахароза, С12Н22О11 камфора, С10Н16О этанол, С2Н5ОН бензол, С6Н6 глицерин, С3Н5(ОН)3
глицерин, С3Н5(ОН)3
бензол,С6Н6
метанол, СН3ОН ацетон, СН3СОСН3 бензол, С6Н6 сера, S камфора, С10Н16О глицерин, С3Н5(ОН)3 уксусная кислота, СН3СООН |
0,09 кг 19,2 кг 11,8 г 0,054 кг 36,8 г 136,8 г 30,4 г 9,2 г 31,2 г 37 г
9,2 г
0,2 моль
6,4 г 5,8 г 15,6 г 3,2 г 30,4 г 4,6 г 0,2 моль |
Окончание табл.1
|
||||
Ва-ри-ант |
А растворитель |
B Количест-во раство-рителя |
С Растворенное вещество |
Д Кол-во раст-воренного вещества |
20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 |
бензол этанол этанол этанол этанол этанол ацетон ацетон ацетон ацетон ацетон |
1,5 кг 2 кг 200 г 0,25 кг 300 г 1,5 кг 0,2 кг 500 г 250 г 200 г 1200 г |
ацетон, СН3СОСН3 глюкоза, С6Н12О6 анилин, С6Н5NH2 формалин, НСНО карбамид, СО(NH2)2 бензол,С6Н6 глицерин, С3Н5(ОН)3 сахароза, С12Н22О11 формалин, НСНО камфора,С10Н16О метанол, СН3ОН |
17,4 г 144 г 9,3 г 9 г 0,018 кг 46,8 г 18,4 г 68,4 г 9 г 0,1 моль 38,4 г |
Задание 2
Требуется приготовить антифриз, взяв в качестве растворителя воду. Рассчитайте, сколько потребуется взять вещества В на количество воды А, если антифриз не должен замерзать до температуры С.
Таблица 2
Вари-ант |
А Количество растворителя |
В Растворенное вещество |
С t замерзания, оС |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 |
9 л 5 кг 20 л 1,5 л 1800 мл 8 л 11 кг 3 л 250 мл 0,5 л 2,5 л 20 л 10 кг 2 кг 1500 мл 10 л 5 л 1500 г 7 кг 10 кг 750 мл 6 л 0,8 л 0,8 кг 1,25 500 мл 0,3 л 1,5 кг 0,5 10 л
|
метанол, СН3ОН метанол метанол метанол метанол, СН3ОН метанол метанол этиленгликоль, С2Н4(ОН)2 этиленгликоль этиленгликоль этиленгликоль этиленгликоль этиленгликоль этиленгликоль бутанол, С4Н9ОН бутанол бутанол бутанол бутанол бутанол глицерин, С3Н5(ОН)3 глицерин глицерин глицерин этанол, С2Н5ОН этанол этанол этанол этанол этанол |
-12 -15 -10 -20 -16 -22 -18 -20 -30 -27 -21 -23 -40 -35 -20 -18 -23 -25 -21 -16 -10 -15 -12 -8 -10 -12 -18 -8 -14 -16 |
Задание 3
Для определения молекулярной массы некоторого вещества С воспользовались криоскопическим (эбуллиоскопическим) методом. Приготовили раствор, состоящий из растворителя А, взятого в количестве В, и вещества С в количестве Д. Понижение температуры замерзания (повышение температуры кипения) по отношению к чистому растворителю составило величину Е, °С. По данным таблицы 3 и таблице приведенной в приложении (температуры замерзания и кипения и моляльные константы понижения температуры замерзания и повышения температуры кипения некоторых веществ) определите молярную массу вещества С.
Таблица 3
Вариант |
А Растворитель |
В Кол-во растворителя |
С Растворенное вещество |
Д Кол-во растворен-ного вещества |
E |
|
Δt зам., oС |
Δt кип., oС |
|||||
1 2
3
4
5 6 7
8
9
10 11
12 13
|
вода вода
уксусная кислота бензол
бензол вода вода
уксусная кислота камфора
вода диэтиловый эфир вода бензол
|
200 г 20 мл
25 г
20 г
10 г 50 г 100 г
250 г
0,804
10 см3 400 г
100 см3 78 г
|
глицерин органическая кислота углеводород
органическая кислота тироксин углевод глутаминовая кислота этиленгликоль
органическое соединение углеводород камфора
ацетамид органическое соединение |
2,76 г 1 г
0,4 г
1000 мг
0,455 г 0,9 г 3 г
1,55 г
0,07 г
300 мг 13 г
1 г 7,92 г
|
0,279 0,62
0,45
0,94
0,3 - 0,170
0,39
15,3
0,169 -
0,315 1,29
|
- -
- -
- 0,052 -
-
-
- 0,43
- -
|
Окончание табл. 3
Вариант |
А Растворитель |
В Кол-во растворителя |
С Растворен-ное вещество |
Д Кол-во растворен-ного вещества |
E |
|
Δt зам., oС |
Δt кип., oС |
|||||
14
15 16
17
18
19
20
21
22 23
24 25 26
27
28 29 30
|
диэтиловый эфир вода вода
вода
уксусная кислота диэтиловый эфир уксусная кислота вода
бензол диэтиловый эфир камфора камфора диэтиловый эфир вода
бензол вода вода
|
150 г
0,3 л 120 мл
700 мл
120 г
80 г
50 г
200 мл
100 г 150 г
0,9 1,8 г 25 г
200
20 г 15 см3 186 |
неэлектролит
глицерин поливиниловый спирт пропионовый спирт органическое соединение бензальдегид
органическая кислота аскорбиновая кислота анилин углеводород
бензальдегид органич. спирт органич. кислота
органическое соединение фенилметанол резорцин органическое соединение |
6 г
3,5 г 20 г
12 г
6 г
800 мг
2 г
5 г
1,5 г 1,1 г
0,07 0,2 г 1 г
5 г
1,2 г 3 г 10 г |
-
- 0,05
-
-
-
0,71
0,264
- -
29,4 43,6 -
0,45
- 3,38 2,0 |
0,53
0,066
0,15
1,02
0,19
-
-
0,408 0,10
- - 0,67
-
0,408 - -
|
Задание 4
Раствор, в объеме А которого находится растворенное вещество B с молекулярной массой С г/моль, в количестве Д граммов, обладает при температуре Е осмотическим давлением Росм. Используя известные (согласно варианту) величины, вычислите остальные.
Таблица 4
Ва-ри-ант |
А Объем раствора |
В Растворенное вещество |
С Молекулярная масса |
Д Масса Растворен-ного вещества |
Е Температура |
Росм. |
1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19
20
21 22 23
24
|
250 мл 3 л 3 л 1 л ? 0,4 л 500 мл
250 мл 0,5 л 100 мл 0,6 л
350 мл 1,5 л 0,5 л 400 мл 200 мл 1 л 3 л
100 мл
?
1,2 л 150 мл 10 мл
200 мл
|
неэлектролит глицерин сахароза анилин этанол глицерин неэлектролит
неэлектролит глюкоза неэлектролит неэлектролит
сахароза глицерин глюкоза сахароза ВМС глицерин глюкоза
органич.соединения
сахароза
сахароза ВМС цитохром С
животный белок |
? -
-
- ?
? - ? ?
- - - - ? - -
?
-
- ? ?
?
|
9,00 46,00 68,40 3,72 10,00 0,74 0,55
0,70 22,50 0,05 3,04
16,00 9,20 ? 34,20 2,80 ? ?
2,30
4,00
68,80 2,00 0,20
1,50
|
5 оС 27 oC 17 oC 273 K 15 oC 10 oC 0 oC
25 oC 298 K 0 oC 0 oC
293 K 20 oC 20 oC 25 oC 298 K 20 oC 27 oC
25 oC
0 oC
5 oC 17 oC 25 oC
273 K
|
4,5 атм ? ? ? 0,1 атм ? 170,2 мм рт.ст. 0,2 атм ? 0,112атм 510,7 мм рт.ст. ? ? 1,62 атм ? 0,7 кПа 2,4 атм 415,5 кПа 618,5 кПа
1,33∙105 Па ? 643 Па 0,039 атм 425 Па
|
Окончание табл.4
Ва-ри-ант |
А Объем раствора |
В Растворенное вещество |
С Молекулярная масса |
Д Масса растворенного вещества |
Е Температура |
Росм. |
25
26
27
28 29
30
|
10 см3
2 л
1 л
100 мл 500 мл
1 л |
животный белок
неэлектролит
неэлектролит
сахароза сахароза
поливинилхлорид |
?
?
?
- -
?
|
0,15
4,88
0,40
8,55 ?
4,00 |
25 oC
36 oC
0 oC
303 K 27 oC
298 K |
0,01 атм
335,3 мм рт.ст.
0,28 атм
? 1,56х х10-5Па
6,52х 10-4атм
|
Задание 5
Приготовили водный раствор электролита В, использовав количество С электролита. Воспользуйтесь одной из предложенных характеристик Д полученного раствора и найдите неизвестную {?) величину. Учтите при атом, что А - это количество растворителя в расчетах температур кипения и замерзания., а в расчетах осмотического давления -- это .количество раствора.
Таблица 5
Ва- ри- ант |
А Кол-во р-ля (раствора) |
В Растворен-ное вещество |
С Кол-во растворенного вещества |
Д |
t, oC |
α |
||
∆ t зам, оС |
∆ t кип, оС |
Росм |
||||||
1 2 3
4 5 6 7 8
9 10
11
12
13
14 15 16 17 18 19 20 21 22
23
24 25 |
200 г 500 г 1000 мл
500 г 400 г 1000г 1 кг 1000 мл
200 г 500 г
500 мл
100 г
1000 мл
1500 мл 100 см3 1200 мл 800г 150 г 1 м3 1000 мл 50 кг 1000 см3
10 л
100 мл 0,5 л |
Na2CO3 СаСl2 K2CO3
Na2SO4 СаСl2 NaCl NаОН КСl
NH4Cl K2SO4
КСl
KNO3
HBR
K2SO4 СаСl2 NH4Cl NаОН Zn(NO3)2 LiCl CuSO4 (NH4)2MoO4 HCl
RbCl
CaCl2 CuSO4 |
0,53 г 0,2 моль 0,1 моль-экв. 3,55 г 8 г 2 моль 100 г 0,1 моль-экв. 5,35 г 0,26 моль
0,005 моль-экв. 0,05 г
0,05 моль-экв. 0,78 моль 2 г 32,04 г 80 г 2,9 г 25 кг 0,2 кг 1,2 кг 0,02 моль
0,02 моль
0,1 моль 0,8 г |
0,130 1,786 -
? ? ? ? -
- -
- - -
-
- 0,804 1,67 7,4 - - - - -
-
- - |
- - - - - - - - -
? ?
- -
-
0,55 - - - 0,90 ? ? ? -
-
- - |
- - 272, 6 кПа - - - - -
- -
0,44 атм
166,6мм рт.ст. 2,27 атм
- - - - - - - - 654 мм рт.ст. 71,4 мм рт.ст. 54∙103Па 36∙103Па |
- - -
- - - - 17
- -
0
20
- - - - - - - - 0 - 18
0 17 |
- ? ?
0,7 0,7 0,7 0,6 0,8
0,8 0,53
?
?
?
? ? ? ? ? 0,82 0,45 0,68 ?
?
? ? |
Задание 6.
Металл А, содержащий в виде примеси металл Б, плавится при tпл °C. Определите процентное содержание примеси в металле А, используя данные таблицы 6 и приложения.
Таблица 6
Ва-ри-ант |
А |
Б |
tпл., оС |
Ва-ри-ант |
А |
Б |
tпл., оС |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
|
олово свинец медь железо золото олово свинец медь железо золото олово свинец
|
алюминий сурьма магний хром ртуть свинец магний никель медь серебро висмут олово |
230,10 324,38 1069,83 1535,15 1062,27 228,44 324,95 1082,03 1529,00 1061,07 230,90 308,03 |
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
|
олово свинец медь железо золото олово свинец медь железо золото олово свинец
|
цинк ртуть серебро цинк платина кадмий серебро цинк ртуть свинец ртуть висмут
|
230,25 324,47 1080,03 1529,00 1055,67 221,25 319,83 1080,55 1534,01 1061,22 230,27 321,54 |