Тема 10. Свойства растворов сильных электролитов.

Пример 1. Вычисление изотонического коэффициента раствора сильного электролита.

Осмотическое давление 0,1 н. ZnSO₄ при 0С равно 1,5910⁵ Па. Вычислите изотонический коэффициент этого раствора.

Решение. Изотонический коэффициент i показывает, во сколько раз значения осмотического давления p`<sub>осм.</sub>, повышения температуры кипения t`_кип.(или понижения температуры замерзания t`<sub>зам.</sub>), понижения давления пара растворителя р` для раствора электролита, найденные экспериментально, больше соответствующих значений (р_осм., t_кип., t_зам., р) для растворов неэлектролитов при той же молярной концентрации или моляльности. Отклонения растворов электролитов от законов Вант-Гоффа и Рауля объясняется тем, что при растворении электролита в воде увеличивается общее число частиц, так как электролиты диссоциируют на ионы.

Значение изотонического коэффициента для растворов электролитов больше 1, а для растворов неэлектролитов равно 1. Осмотическое давление для растворов электролитов с учетом изотонического коэффициента равно

р`_осм = (inRT)/V. Отсюда: i = (1,5910⁵10^–3)/0,058,3144273 = 1,4

Пример 2. Вычисление изотонического коэффициента по давлению пара растворителя над раствором.

Давление водяного пара над раствором 24,8 г KCl в 100 г воды при 100С равно 9,1410⁴ Па. Вычислите изотонический коэффициент, если давление водяного пара при этой температуре равно 1,013310⁵ Па.

Решение. Первый закон Рауля для электролитов выражается уравнением (р₀–р)/р₀ = (in)/(N+n). М(KCl) = 74,56 г/моль; n = 24,8/74,56 = 0,33 моль; М (Н₂О) = 18,02 г/моль; N = 100/18,02 =5,55 моль.

Изотонический коэффициент равен: i = [(p₀ – p)(N+n)]/p₀n = [(1,013310⁵ - 0,91410⁵)(0,33 + 5,55)]/1,013310⁵0,33 = 1,75.

Пример 3. Вычисление кажущейся степени диссоциации сильного электролита по значению изотонического коэффициента.

Изотонический коэффициент 0,2 н. раствора нитрата кальция равен 2,48. Вычислите кажущуюся степень диссоциации этого электролита.

Решение. В случае сильных электролитов кажущуюся степень диссоциации определяют экспериментально, она всегда меньше истинной степени диссоциации, которая близка к единице. Степень диссоциации и изотонический коэффициент электролита связаны между собой соотношением  = (i – 1)/(n – 1), где n - число ионов, образующихся при диссоциации молекулы вещества. При диссоциации Ca(NO₃)₂ образуются три иона. Кажущаяся степень диссоциации этого электролита равна:  = (2,48 – 1)/(3 – 1) = 0,74 (или 74 %).

Пример 4. Вычисление степени диссоциации электролита по понижению температуры замерзания его раствора.

Температура замерзания водного раствора, содержащего 0,25 моль азотной кислоты в 2,5 л воды, равна –0,35С. рассчитайте кажущуюся степень диссоциации кислоты в этом растворе (К_к для воды 1,85С).

Решение. Молекулярная масса HNO₃ равна 63,01 г/моль. Из второго закона Рауля для электролитов находим значение изотонического коэффициента для раствора HNO₃:

i = (t_зам.GM_r)/ (K_к1000g) = (0, 35250063, 01)/ (1, 85100063, 010, 25) = 1, 89. Кажущаяся степень диссоциации HNO₃ в этом растворе равна:

 = (1,89 – 1) / (2 – 1) = 0,89 (или 89 %).

196. Изотонический коэффициент 0,2 н. NaOH равен 1,8. Вычислите осмотическое давление при 10С. Ответ: 8,4710⁵ Па.

197. Давление пара раствора, содержащего 0,05 моль Na₂SO₄ в 450 г воды, равно 1,00810⁵ Па при 100С. Определите кажущуюся степень ионизации сульфата натрия в этом растворе. Ответ: 0,75

198. Температура кипения раствора, содержащего 9,09 г KNO₃ в 100 г воды, равна 100,8С. Вычислите кажущуюся степень ионизации нитрата калия в этом растворе. Ответ: 0,71.

199. Раствор, содержащий 0,53 г Na₂CO₃ в 200 г воды, кристаллизуется при 0,13С. Вычислите кажущуюся степень ионизации карбоната натрия в этом растворе. Ответ: 0,895.

200. Каково будет при 100С давление пара раствора, содержащего 2,5 г гидроксида натрия в 90 г воды, если кажущаяся степень ионизации NaOH в этом растворе равна 80 %? Ответ: 0,9909810⁵ Па.

201. Температура кипения 3,2 % - ного раствора BaCl₂ 100,208С. Вычислите изотонический коэффициент и кажущуюся степень ионизации соли этом растворе. Эбуллиоскопическая константа воды 0,52С. Ответ: 2,54; 0,77.

202. Вычислите изотонический коэффициент и кажущуюся степень ионизации CaCl₂ в растворе содержащем 0,398 моль соли в 2 л воды. Температура кристаллизации раствора –0,74С. Криоскопическая константа воды 1,86С. Ответ: 2; 0,5.

203. Раствор, содержащий 1,70 г ZnCl₂ в 250 г воды кристаллизуется при –0,23С. Вычислите изотонический коэффициент и кажущуюся степень ионизации этой соли. Криоскопическая константа воды 1,86С. Ответ: 2,47; 0,735.

204. Кажущаяся степень ионизации MgCl₂ в 0,1 н. растворе равна 0,75. Вычислите изотонический коэффициент этого раствора. Ответ: 2,5.

205. Вычислите кажущуюся степень ионизации MgCl₂ в водном растворе ( = 0,5 %) с плотностью 1 г/мл, если при 18С осмотическое давление этого раствора равно 3,210⁵ Па. Ответ: 76 %.

206. Определите осмотическое давление 0,01 н. MgSO₄ при 18С, если кажущаяся степень ионизации этого электролита равна 66 %. Ответ: 2,0110⁴ Па.

207. Осмотическое давление 0,125 М KBr равно 5,6310⁵ при 25С. Вычислите кажущуюся степень ионизации этой соли в растворе. Ответ: 82 %.

208. Вычислите кажущуюся степень ионизации КCl в растворе, содержащем 4,47 г соли в 100 г воды, если этот раствор замерзает при –2С. Ответ: 80 %.

209. Определите давление пара водного раствора гидроксида калия ( = 0,5 %) при 50С. Давление пара воды при этой температуре равно 12 334 Па. Кажущаяся степень диссоциации гидроксида калия в этом растворе равна 87 %. Ответ: 1,2310⁴ Па.

210. Найдите относительное понижение давления водяного пара над раствором, содержащим 0,1 моль Na₂SO₄ в 900 г воды при 70С. Кажущаяся степень диссоциации в этом растворе равна 80 %. Ответ: 5,210^–3.