Растворы

Задача 5. Давление пара водного раствора, содержащего нелетучее растворенное вещество, на 2% ниже давления пара чистой воды. Определить моляльность раствора.

Решение. Так как нелетучее растворенное вещество не дает паров, давление пара раствора совпадает с давлением пара растворителя над раствором, поэтому можно воспользоваться уравнением

.

Здесь принято - давление чистого пара растворителя и =100-2=98.

Найдем число молей воды в 1 кг: .

Для определения моляльности воспользуемся уравнением

или , отсюда .

Задача 6. Удельная теплота испарения воды ( ) при температуре кипения равна Дж/кг. Определить температуру кипения водного раствора, содержащего 0,05 кмоль нелетучего растворенного вещества в 200 кг воды.

Решение. Определим повышение температуры кипения по уравнению , где - эбуллиоскопическая постоянная.

Эбуллиоскопическую постоянную рассчитаем по формуле (см. Приложение 1)

(К ^. кг/моль).

Моляльность раствора моль/кг.

К.

Искомая температура кипения К.

Задача 7. Водный раствор, содержащий нелетучее растворенное вещество, замерзает при 271,5 К. Определить температуру кипения раствора и давление пара раствора при 298 К. Криоскопическая постоянная воды 1,86; эбуллиоскопическая постоянная воды 0,513; давление пара чистой воды при 298 К равно 3167,2 Па.

Решение. Понижение температуры замерзания равно 1,5 градусов. По понижению температуры замерзания, зная криоскопическую постоянную, находим моляльность

.

Далее К, откуда температура кипения раствора равна К.

Давление пара раствора находим по уравнению

Па.

Задача 8. Раствор, содержащий 0,8718 кмоль тростникового сахара в 1 м³, при 291 К изоосмотичен с раствором хлорида натрия, содержащего 0,5 кмоль NaCl в 1 м³ раствора. Определить кажущуюся степень диссоциации и коэффициент Вант-Гоффа для хлорида натрия.

Решение. Для раствора сахара осмотическое давление определяем по уравнению , где - концентрация сахара в растворе. Для раствора поваренной соли осмотическое давление определяем по уравнению , где - концентрация поваренной соли в растворе; - множитель Вант-Гоффа.

По условию осмотические давления этих двух растворов равны, то есть

, отсюда .

По уравнению определяем кажущуюся степень диссоциации. Так как молекула хлорида натрия в растворе распадается на два иона, то и

.

Задача 9.Расчет характеристик раствора

При температуре Т давление пара раствора концентрации (по массе) неизвестного нелетучего вещества в жидком растворителе равно Па, плотность этого раствора см. в таблице 3. Зависимость давления насыщенного пара от тем­пературы над жидким и твердым чистым растворителем приведена в таблице 4 (вариант 20).

Найти:

1. вычислить молекулярную массу растворенного вещества;

2. определить молярную и моляльную концентрации раствора;

3. вычислить осмотическое давление раствора;

4. построить кривую для данного раствора и растворителя;

5. определить графически температуру, при которой давление пара над чи­стым растворителем будет равно Па;

6. определить графически повышение температуры кипения при давлении раствора данной концентрации ;

7. вычислить эбуллиоскопическую постоянную;

8. определить понижение температуры замерзания раствора;

9. вычислить криоскопическую постоянную.

Решение.

1.Из таблицы 2 находим давление над жидким растворителем , соответствующее температуре из таблицы 1.

Па.

2.Мольная доля растворенного вещества

.

3.Молярная масса растворенного вещества

г/моль

4. Расчет моляльности

моль/кг.

5. Расчет осмотического давления

Па.

6.Повышение температуры кипения при давлении Па

Построим графики (см.рис.1) давлений из таблицы 2 для 20-го варианта. Эти данные вынесены в таблицу.

Таблица

№	Чистый растворитель
	твердое		жидкое		Раствор	заданное
	Т,К	Р,Па	Т,К	Р,Па	Р,Па	Р,Па
1			248,20	1 046,00	911,42	1 219,00
2	334,60	266,60	334,60	1 080,00	941,04	1 219,00
3	338,40	352,20	338,40	1 120,00	975,90	1 219,00
4	343,20	533,20	343,20	1 150,00	1 002,04	1 219,00
5	348,20	733,10	348,20	1 180,00	1 028,18	1 219,00
6	353,20	1 039,70	353,20	1 220,00	1 063,03	1 219,00
7	353,70	1 266,30	353,70	1 266,30	1 103,37	1 219,00
8			358,20	1 399,00	1 219,00	1 219,00
9			368,80	2 066,00	1 800,18	1 219,00
10			373,80	2 466,00	2 148,72	1 219,00

Некоторые данные в таблице получены с помощью интерполяции

Из графика определяем (пересечение графика функции 1219 с давлением над чистым жидким растворителем и жидким раствором -смотри рисунок)

7. Эбуллиоскопическая постоянная

К ^. кг/моль.

8. Понижение температуры замерзания раствора

Определяется на основе данных пересечения графика давления над чистым твердым растворителем и давлениями над чистым жидким растворителем и жидким раствором (смотри рисунок).

.

9. Криоскопическая постоянная

К ^. кг/моль.

Рис.1.