14. Свойства разбавленных растворов

НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ

(задачи №№ 326 – 350).

Литература:

1. Глинка Н.Л. "Общая химия". - М.: Интеграл-Пресс. 2009г. 728 с.

2. Коробейникова Е.Г., Чуприян А.П., Аксенов А.Н. Вопросы и задачи по химии. СПб. 2001 г. 19с.

3. Глинка Н.Л. "Задачи и упражнения по общей химии". - Учебное пособие. - М.: КНОРУС, 2011, 240с.

Для выполнения заданий можно воспользоваться таблицей электродных потенциалов (таблица 3 приложения).

В данной теме необходимо изучить коллигативные свойства растворов. Испарение жидкостей. Давление насыщенного пара. 1-й закон Рауля. Температура кипения и температура замерзания растворов. 2-й закон Рауля. Осмотическое давление, закон Вант-Гоффа.

Бинарные жидкие системы. Закон Рауля и отклонения от него. Разделение многокомпонентных жидких систем. Законы Коновалова.

Пример 14.1. Сколько мл глицерина С₃Н₈О₃ плотностью =1,26 г/мл надо добавить к 5 л воды, чтобы получить раствор, не замерзающий при

t= -5⁰С.

Решение:

Для расчета Т_зам раствора удобно пользоваться следующей формулой:

Т_зам = , где

К – криоскопическая константа растворителя, Ккг/моль^-1;

m _{р-рен.в-ва} – масса растворенного вещества, кг или г;

m _р-рит. – масса растворителя, кг или г;

М_{р-рен. в-ва} – молярная масса растворенного вещества, г/моль.

Молярная масса глицерина М = 92 г/моль.

По условию задачи известно, что Т_зам. = -5⁰. Учитывая, что плотность воды составляет 1000 г/л, масса растворителя – воды m_р-рит = 5000 г.

Тогда масса глицерина, которую надо растворить для такого снижения температуры замерзания раствора, составит

= 1235 г

Зная плотность раствора глицерина, рассчитаем необходимый объем глицерина:

= 980 мл

Пример 14.2. Определить давление насыщенного пара смеси спиртов при 10⁰С, если состав смеси в массовых процентах: 1. метанол - 20%, 2. этанол - 30%, 3. пропанол - 50%.

Решение:

Для расчета давления пара над смесью растворителей используют выражение закона Рауля для многокомпонентных систем:

Р_р-р = Р₁⁰N₁ + Р₂⁰N₂ + Р₃⁰N₃ + …, где

Р⁰ - давление насыщенных паров чистых растворителей (1, 2, 3 и т.д.);

N – мольные доли компонентов в растворе.

1. Давление насыщенных паров индивидуальных спиртов при этой температуре (по номограмме)

Р₁=50 мм рт.ст.; Р₂=17 мм рт.ст.; Р₃=8 мм рт.ст.

2. Находим молекулярные массы веществ:

М₁ = 32 г/моль; М₂ = 46 г/моль; М₃ = 60 г/моль.

3. Рассчитываем число моль каждого компонента:

4. Определим мольные доли:

5. Определим общее давление над смесью спиртов:

Р_р-р = 50  0,3 + 17  0,31 + 8  0,39  25 мм.рт.ст.

Варианты заданий

326. Водно-спиртовой раствор, содержащий 15% спирта (плотность раствора 0,97 г/мл) кристаллизуется при –10,26⁰С. Найти молекулярную массу спирта.

327. 20 г сероуглерода СS₂ растворили в 50 г диэтилового эфира С₄Н₁₀О. Определить давление насыщенных паров над смесью этих веществ при 10⁰С. При этой температуре Р⁰_{сероуглерода}= 190 мм рт.ст., а Р⁰_{диэтилового эфира}= 260 мм рт. ст.

328. Давление пара воды при 10⁰С составляет 9,21 мм рт. ст. В каком количестве воды следует растворить 23 г глицерина С₃Н₈О₃ для получения раствора, давление пара которого составляет 9мм рт. ст. при той же температуре?

329. Вычислить температуру кристаллизации 10% - ного раствора глицерина С₃Н₈О₃ в воде.

330. Вычислить давление пара 15% -ного водного раствора сахара С₁₂Н₂₂О₁₁ при 100⁰С.

331. Найти при 65⁰С давление пара над раствором, содержащим 13,68 г сахарозы С₁₂Н₂₂О₁₁ в 90 г воды, если давление насыщенного пара над водой при той же температуре равно 25 Па.

332. При какой приблизительно температуре будет кристаллизоваться 40% (по массе) раствор этилового спирта С₂Н₅ОН?

333. При растворении 5 г вещества в 200 г воды получается не проводящий тока раствор, замерзающий при температуре –1,45⁰С.

Определить молярную массу растворенного вещества.

334. В каком отношении должны находиться массы воды и этанола С₂Н₅ОН, чтобы получить раствор, кристаллизующийся при –26⁰С?

335. Чему равно давление насыщенного пара над 14% -ным водным раствором карбамида СО(NН₂)₂ при 100⁰С?

336.Давление пара раствора содержащего вещество количеством 0,5 моль и воду массой 90 г, равно 5267 Па при 34⁰С. Чему равно давление пара чистой воды при этой температуре?

337. В 70 г бензола С₆Н₆ растворено 2,09 г некоторого вещества. Раствор кристаллизуется при 4,25⁰С. Установить молекулярную массу растворенного вещества. t_{крист.бензола}= 5,5⁰С.

338. Определить давление насыщенных паров смеси двух жидкостей: бензола С₆Н₆ и толуола С₆Н₅СН₃ при 30⁰С, если концентрация бензола в жидкой фазе 30%, а толуола 70%. Р⁰_{бензола} = 120 мм рт. ст., Р⁰_{толуола} = 36мм рт. ст.

339. При растворении 3,24 г серы S в 40 г бензола С₆Н₆ температура кипения последнего повысилась на 0,81К. Из скольких атомов состоит молекула серы в растворе? Е_{бензола} = 2,57⁰С.

340. При 293⁰К давление насыщенного пара над водой равно 17,53 мм рт. ст. Сколько граммов глицерина С₃Н₈О₃ надо растворить в 180 г воды, чтобы понизить давление пара на 12 мм рт. ст.?

341. Раствор, приготовленный из 3 кг глицерина С₃Н₅(ОН)₃ и 7 кг воды, залили в радиатор автомобиля. Вычислить температуру, при которой раствор будет замерзать.

342. Вычислить давление пара метанол - этанольного раствора, содержащего 100 г СН₃ОН и 100 г С₂Н₅ОН. При 50⁰С давление паров над каждым из спиртов в отдельности составляет 406 и 222 мм рт.ст. соответственно.

343. Найти молекулярный вес вещества, если 2 г его растворены в 200 г воды, и раствор замерзает при –0,547⁰С.

344. При растворении 5 г вещества в 200 г воды получается раствор, кристаллизующийся при –1,45⁰С. Определить молекулярную массу вещества.

345. Определить давление насыщенных паров смеси двух взаимно растворимых жидкостей: ацетона С₃Н₆О и бутилового спирта С₄Н₉ОН при температуре 12⁰С, давлении 760 мм рт.ст., если концентрация спирта в жидкой фазе составляет 45%, а концентрация ацетона составляет 55%. При этой температуре Р⁰_{ацетона}= 133 кПа, Р⁰_{бутилового спирта}= 6,3 кПа.

346. Определить давление насыщенных паров смеси двух взаимно растворимых жидкостей: амилового спирта С₅Н₁₁ОН и пропилового спирта С₃Н₇ОН при температуре 34⁰С, давлении 1,0 атм, если концентрация амилового спирта в жидкой фазе составляет 60%, а концентрация пропилового спирта составляет 40%. При этой температуре Р⁰_{пропилового спирта}= 5,4 кПа, Р⁰_{амилового спирта}= 4,7 кПа.

347. Сколько граммов мочевины СО(NН₂)₂ следует растворить в 75 г воды, чтобы температура кристаллизации понизилась на 0,465⁰С?

348. Раствор, приготовленный из 3 кг этиленгликоля С₂Н₄(ОН)₂ и 9 кг воды, залили в радиатор автомобиля. Вычислить температуру, при которой раствор будет замерзать.

349. На сколько градусов понизится температура кипения воды, если в 100 г воды растворить 10 г глюкозы С₆Н₁₂О₆?

350. При 0⁰С давление пара диэтилового эфира (С₂Н₅)₂О составляет 184,9 мм рт. ст. Найти для этой же температуры давление пара 5 %-ного раствора анилина С₆Н₅NH₂ в эфире.