Задачи Крюкова / Растворы электролитов 7

Задача 1.

В 100 г воды содержится 0,05 моль MgSO₄, 0,01 моль AlCl₃, 0,02 моль (NH₄)₂SO₄. Рассчитайте ионную силу этого раствора.

Дано:

m(MgSO₄)=0,05 моль/г=0,005 моль/кг

m(AlCl₃)=0,01 моль/г=0,001 моль/кг

m((NH₄)₂SO₄)=0,02 моль/г=0,002 моль/кг

Решение:

Ионная сила раствора рассчитывается по формуле:

где m_i – моляльность, а z_i – заряд иона.

Подставим значения:

Ответ: 0,032 моль/кг.

Задача 2.

Рассчитайте среднеионные коэффициенты активности для водных растворов NaCl при температуре 25^оС при моляльностях: 0,001; 0,002; 0,005; 0,01; 0,02 моль/кг. Экспериментальные данные: 0,9649; 0,9519; 0,9275; 0,9024; 0,8712. Графически подтвердите применимость предельного закона Дебая-Хюккеля для данной задачи.

Дано:Xm, моль/кг	0,001	0,002	0,005	0,01	0,02
γ+-эксп	0,9649	0,9519	0,9275	0,9024	0,8712

t=25ºC

Решение:

Ионная сила раствора рассчитывается по формуле:

где m_i – моляльность, а z_i – заряд иона.

Подставим значения для каждого случая:

m, моль/кг	0,001	0,002	0,005	0,01	0,02
I, m	0,001	0,002	0,005	0,01	0,02

Рассчитаем логарифм коэффициента активности и сам коэффициент активности по формулам:

, где А_25º=0,509;

m, моль/кг	0,001	0,002	0,005	0,01	0,02
I, m	0,001	0,002	0,005	0,01	0,02
lgγ+-	-0,0161	-0,02276	-0,03599	-0,0509	-0,07198
γ+-расчет	0,963616	0,948936	0,920467	0,889406	0,84726

Сравним данные полученные расчетным методом с данными эксперимента и построим их графики:

m, моль/кг	0,001	0,002	0,005	0,01	0,02
γ+-эксп	0,9649	0,9519	0,9275	0,9024	0,8712
γ+-расчет	0,963616	0,948936	0,920467	0,889406	0,84726

По графику видно, что значения приблизительно совпадают. Причем при меньших значениях моляльности первое приближение Дебая-Хюккеля дает меньшую погрешность, но при росте концентрации отклонения возрастают.

Задача 3.

Твёрдая фаза какого состава и в каком количестве (в кг) выкристаллизуется при охлаждении раствора фенол-анилин массой 10 кг, содержащего 70 мол.% фенола, от 310 до 290 ^оС? Какой состав будет иметь раствор при конечной температуре? Изобразите схематично кривые охлаждения растворов следующего состава: 25% анилина, 50% анилина, 20% фенола.

Дано:

m=10 кг

х(фенол)=70%

t₁=310ºC

t₂=290ºC

Решение:

При охлаждении жидкости с составом 30% анилина-70% фенола до точки С, система свой состав не меняет. В точке С начинается выпадение кристаллов состава 50% анилина-50% фенола. В точке D система будет состоять из жидкой и кристаллической фаз.

Состав можно рассчитать, применив правило рычага:

Молярная масса смеси рассчитывается по формуле:

Молярную массу выпавших кристаллов состава 50% анилина- 50% фенола найдем по формуле:

Отсюда:

Ответ: 2, 395кг; 50% анилин-50% фенол.