Пример 1

Вычислить молярность и моляльность раствора, в котором массовая доля CuSO₄ равна 10%. Плотность раствора 1107 г/л.

Решение. Молярная масса CuSO₄ составляет 160 г/моль. В 100 г раствора с  = 10% содержится 10 г CuSO₄ и 90 г воды, следовательно, моляльность раствора CuSO₄ равна:

= 0,7 моль/1000г Н₂О.

Масса 1 л раствора равна: m = V = 1107 г/л  1 л = 1107 г, в этой массе раствора содержится (1107·10)/100 = 110,7 г CuSO₄, что составляет 110,7 г / 160 г/моль = 0,69 моль, следовательно, молярная концентрация C_М = 0,69 моль/л.

Пример 2

Будет ли опасна концентрация паров этилового спирта С₂Н₅ОН при температуре Т=270 К и общем давлении 101325Па?

Рассчитайте время образования минимальной взрывоопасной концентрации паров этой жидкости при заданной температуре, если испарение С₂Н₅ОН протекает в помещении объёмом 250 м³ с поверхности 5 м² со скоростью 3,05·10^-4 кг/м²с.

Решение. По справочным таблицам определим давление пара (Р_п) и область воспламенения (φ⁰_н и φ⁰_в) этилового спирта при Т=270 К: Р_П =1333,2 Па, φ⁰_Н =3,28%, φ⁰_В = 18,95%.

Рассчитаем фактическую концентрацию паров спирта φ⁰_Ф при заданной температуре: , =1,31(%).

Если φ⁰_Ф < φ⁰_н, необходимо определить предельно допустимую взрывобезопасную концентрацию паров (ПДВК): ПДВК = К_Б  φ⁰_н ,

где К_Б – коэффициент безопасности, равный для аппаратов, в которых не предусмотрено применение источников зажигания, 0,5.

В нашем случае:

ПДВК = 0,53,28 = 1,64%. Φ⁰_Ф< ПДВК, следовательно, концентрация паров этилового спирта при данной температуре безопасна.

Выразим φ ⁰_Н в кг/м³(φ^΄_Н), воспользовавшись формулой

, (5.5)

где М – молярная масса паров жидкости, кг/м³; V_t – молярный объём пара при заданных условиях, м³.

М(С₂Н₅ОН) = 46 кг/м³.

При температуре 270 К:

м³.

Отсюда: φ^΄_н = (46·3,28)/22,15·100 = 0,068 кг/м³.

Определим массу спирта, которую нужно испарить, чтобы в помещении объёмом 250 м³ образовалось φ^΄_Н: m(C₂H₅OH) = 0,068·250 = 17кг.

Определим время образования минимальной взрывоопасной концентрации паров: ,

где S – площадь испарения, м²; W_ИСП. – скорость испарения, кг/м²с.

Жидкость замерзает, когда давление насыщенного пара над жидкой фазой становится таким же, как над твердой фазой, и кипит при температуре, когда давление насыщенного пара над жидкостью достигает внешнего давления. Для растворов характерно понижение давления пара, а следовательно, понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения по сравнению с чистым растворителем.

Пример 3

При некоторой температуре давление пара над раствором, содержащим 62 г фенола С₆Н₅ОН в 60 моль эфира, равно 0,507 10⁵ Па. Рассчитайте давление пара эфира при этой температуре.

Решение. Относительное понижение давления пара растворителя над раствором согласно закону Рауля выражается соотношением

(5.6)

где Р⁰ – давление пара над чистым растворителем, Па;

Р – давление пара растворителя над раствором, Па;

ν_А- количество растворенного вещества, моль;

ν_В – количество растворителя, моль;

N_A – мольная доля растворенного вещества.

М(С₆Н₅ОН) = 94 г/моль,

Р⁰ = 0,51310⁵ Па.