Пример 4

Определите температуру кипения и замерзания раствора, содержащего

1 г нитробензола С₆Н₅-NO₂ в 10 г бензола. Эбулиоскопическая (К_Э) и криоскопическая (К_к)константы бензола соответственно равны 2,57 и 5,1. Температура кипения чистого бензола 80,2 ⁰С, температура замерзания - 5,4 ⁰С.

Решение. По закону Рауля следует, что

t_ЗАМ. = К_к · С_m , t_КИП. = К_Э · С_m,

где t_ЗАМ и t_КИП – соответственно понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения раствора, С_m – моляльная концентрация (см. формулу (4.3).

М(С₆Н₅NO₂) = 123 г/моль, моль/1000г бензола.

t_КИП = 2,57  0,813 = 2,09 ⁰С.

Температура кипения раствора нитробензола в бензоле t_КИП = 80,20 + 2,09 = 82,29 ⁰С.

t_ЗАМ = 5,1  0,813 = 4,14⁰С.

Температура замерзания раствора t_ЗАМ = 5,4 – 4,14 = 1,26 ⁰С.

Электролиты отклоняются от законов Рауля, так как эти вещества распадаются в растворах на ионы и, следовательно, число частиц в растворе возрастает. Растворы электролитов замерзают при более низких, а кипят при более высоких температурах по сравнению с растворами неэлектролитов. Для раствора электролита, то есть с учетом электролитической диссоциации для расчета t_КИП и t_ЗАМ, необходимo использовать следующие формулы:

t_ЗАМ. = i ·К_к · С_m , t_КИП. = i ·К_Э · С_m, π= i ·С·R·T ,

где i - изотонический коэффициент.

Литература: [1- гл. 6, § 39-41, гл. 7, § 42-47];

[2 - гл. 7, § 76-80, § 81-92].

5.3. Рабочее задание

5.3.1. Рассчитайте время образования минимальной взрывоопасной концентрации паров бензола С₆Н₆ в помещении объёмом 350 м³ при Т=20 ⁰С, если испарение протекает с поверхности 3 м² со скоростью 3,2210^-4 кг/м²с.

Будет ли опасна концентрация паров бензола при этой температуре, если общее давление составляет 100550 Па?

5.3.2. Рассчитайте молярность и моляльность раствора, в котором массовая доля серной кислоты равна 15%. Плотность раствора 1100 г/л.

5.3.3. Определите давление пара водного раствора гидроксида калия (ω=5%) при 50 ⁰С. Давление пара воды при этой температуре равно 12334 Па. Изотонический коэффициент КОН равен 1,87.

Вычислите температуру кипения этого раствора, если для воды К_э=0,52⁰.

5.3.4. Антифризами называют растворы с пониженной температурой замерзания, применяемые в системах охлаждения автомобилей.

Вычислите, сколько литров этиленгликоля С₂Н₄(ОН)₂ необходимо прибавлять на каждый килограмм воды для приготовления антифриза с температурой замерзания –15 ⁰С. Плотность этиленгликоля 1116 г/л.

5.4. Выполните упражнения

5.4.1. Молярная масса неэлектролита, раствор 9,2 г которого в 400 г воды замерзает при -0,93 ⁰С (К= 1,86 град^.кг/моль), равна ____ г/моль?

5.4.2. При какой температуре замерзает раствор метанола, содержащий 6,4 г спирта в 400 г воды, если К_воды = 1,86 град.·кг/моль?

5.4.3. Моляльная концентрация имеет размерность…

1. моль/л, 2) г/моль, 3) моль/кг, 4) % .

5.5. Выводы

5.5.1. Перечислите способы выражения концентрации растворов.

5.5.2. Отметьте, какие свойства растворов и как зависят от концентрации.

Работа 6. Равновесие в растворах электролитов

6.1. Цель работы

6.1.1. Познакомиться с характерными свойствами водных растворов электролитов.

6.1.2. Овладеть методикой определения рН и расчета степени диссоциации кислот и оснований.