II.2 Примеры для самостоятельной работы:

1.Выразить все виды концентрации для 2М раствора гидроксида кальция, если

Плотность раствора 1,15г/мл, а объем раствора 500 мл.

2.Найти все концентрации для 10% - ного раствора хлорида алюминия, если плотность раствора 1,05г/мл

3. Выразить все концентрации для раствора карбоната натрия с плотностью 1,1г/мл, если раствор приготовлен и 50 г соли карбоната натрия и 500 г воды.

Оформление отчета:

Отчет должен содержать:

1. Тему и цель работы.

2. Основные расчетные формулы (1-7).

3. Пример расчетных задач (1).

4. Выполненное задание для самостоятельной работы.

Практическое занятие №16 Расчет осмотического давления растворов.

Цель работы: научиться определять характеристики жидких растворов с использованием закона Вант-Гоффа.

Вопросы для подготовки к занятию:

- понятие осмоса,

- причины возникновения осмотического давления,

- закон Вант-Гоффа (определение)

- границы применения закона Вант-Гоффа

Ход работы

I. Теоретическая часть

Основные понятия и расчетные формулы.

1. Аналитическая запись закона Вант-Гоффа:

π = i•См•R•T, (1)

где

π - осмотическое давление раствора, Па

См - молярная концентрация раствора, моль/м³

Т – температура, К

R = 8,314 Дж/ моль•К

i – изотонический коэффициент

2. Изотонический коэффициент:

i = 1 +(К-1)•α, (2)

где:

К-число частиц, на которое распадается 1 молекула растворенного вещества при диссоциации.

α (альфа) - степень диссоциации вещества в растворе

3. Если у двух растворов со значениями осмотического давления π₁ и π₂ растворов

π₁ = π₂, эти растворы называют изотоническими.

Если π₁ > π₂, то 1-й раствор называют гипертоническим, а 2-й - гипотоническим.

II. Практическая часть.

II.1 Примеры решения задач

1. Раствор содержит 225г сахарозы (С₁₂Н₂₂О₁₁) в 5литрах. Найти осмотическое давление раствора при стандартной температуре.

Д ано : СИ Решение:

m_сax= 225г 0,225кг Закон Вант-Гоффа: π = i•См•R•T

V_р-ра=5л 0,005м³ 1. i -? Растворенное вещество – неэлектролит, тогда α = 0, i = 1

t =25⁰c 298 К 2. См-? Молярность раствора рассчитывают по формуле:

Найти: См =

π -? М(С₁₂Н₂₂О₁₁) = 342 г/моль = 0,342 кг/моль

См = 0,225/(0,342• 0,005) = 131моль/м³

3. π -? Значение π определяют по закону Вант-Гоффа:

π = 1 • 131 • 8,314 • 298 = 324560 Па ≈ 324,6 кПа

Ответ: π ≈ 324,6 кПа

2. Раствор содержит 9 г неэлектролита (н/э) в 120 мл при температуре 0°С. Найти молярную массу н/э, если осмотическое давление данного раствора составляет 456 кПа.

Д ано: СИ Решение

m(н/э)=9г 0,009кг Закон Вант-Гоффа: π = i•См•R•T

Vр-ра=120мл 120•10^-6м³ 1. i-?

t = 0⁰С 273 К Растворенное вещество – неэлектролит, тогда α = 0, i = 1

π = 456 кПа 456000 Па 2. См -? См выразим из закона Вант-Гоффа:

См = π/(i•R•T)

Найти: См = 456000/(1•8,314•273) = 200,9 моль/м³

М(н/э) 3. М(н/э) - ? Молярность раствора рассчитывают по формуле:

См = , тогда Мр.в. =

М(н/э) = 0,009/(200,9•120•10^-6) = 0,375 кг/моль = 375 г/моль

Ответ: М(н/э) = 375 г/моль

3. Найти осмотическое давление водного раствора сульфата натрия, 1 л которого содержит 7,1г соли при стандартной температуре, если степень диссоциации 69%.

Дано: СИ Решение

m(Na₂SO₄)=7,1г 7,1•10^-3кг Закон Вант-Гоффа: π = i•См•R•T

Vр-ра=1л 1•10^-3м³ 1. i-? Изотонический коэффициент определяется по формуле:

t = 25⁰С 298 К i = 1 +(К-1)•α

α = 69% 0,69 Na₂SO₄↔2Na⁺ + SO₄^2-; К=3

i = 1 + (3 -1)•0,69 = 2,38

Найти: 2. См-? Молярность раствора рассчитывают по формуле:

π

См = ,

М(Na₂SO₄) = 142 г/моль = 0,142 кг/моль

См = 7,1•10^-3/(0,142•1•10^-3) = 50 моль/м³

3. π -? Значение π определяют по закону Вант-Гоффа:

π = 2,38 • 50 • 8,314 • 298 = 286916 Па ≈ 287кПа

Ответ: π ≈ 287 кПа

4. Найти степень диссоциации серной кислоты в водном растворе, если раствор объемом 500 мл содержащий 23 г кислоты при 25⁰С оказывает осмотическое давление 3,2МПа

Дано: СИ Решение

m(Н₂SO₄)= 23г 0,023кг Закон Вант-Гоффа: π = i•См•R•T

Vр-ра= 500л 500•10^-6м³ 1. См-? Молярность раствора рассчитывают по формуле:

t = 25⁰С 298 К См = ,

π = 3,2 МПа 3,2•10⁶ Па М(Н₂SO₄) = 98 г/моль = 0,098 кг/моль

Н айти: См = 0,023/(0,098•500•10^-6) = 469,4 моль/м³

α 2. i-? Изотонический коэффициент определяется по закону Вант-Гоффа: i = π/(См•R•T)

i = 3,2•10⁶/ (469,4•8,314•298) = 2,75 i - 1

3. α - ? Значение α определяют по соотношению: i = 1 +(К-1)•α, α = -------

К - 1

Н₂SO₄↔2Н⁺ + SO₄^2-; К=3

α = (2,75 – 1)/(3 – 1) = 0,875 (87,5 %)

Ответ: α = 87,5 %