до розрахи з фізхімії
.pdfЗадача 3
Необхідні для розрахунку дані знаходимо в таблиці 7 і заносимо в таблицю 10.
Таблиця 10
, % |
р, Па |
Т, К |
, кг/м3 |
5 |
8481 |
290 |
886 |
Розв’язок 1. Відносне зниження тиску насиченої пари над розчином дорівнює мольній частці розчиненої речовини (закон Рауля):
|
|
po p |
N |
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
(20) |
|
|
|
|
po |
2 |
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
де |
р°1 - тиск насиченої пари чистого розчинника; |
|
||||
|
р1- тиск насиченої пари над розчином; |
|
|
|||
|
N2 – мольна частка розчиненої речовини. |
|
За умовою задачі при Т=290 К тиск насиченої пари над розчином р1=8481 Па, а тиск пари чистого розчинника р°1 =8760 Па (дано в умові задачі 2).
8760 8481
N 2 0,0318 8760
Мольна частка розчинника
N1 = 1 – N2 = 1 – 0,0318 = 0,9682
За означенням: |
Ni |
|
|
|
ni |
|
|
, |
|
||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
ni |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
m2 |
|
|
|||
отже: |
N2 |
|
|
|
|
M2 |
|
||||
|
|
m1 |
|
m2 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
M1 |
|
|
|
M2 |
|
де m1, M1 – маса і молекулярна маса розчинника;
m2, M2 – маса і молекулярна маса розчиненої речовини.
Звідси |
M |
|
|
m2 |
N1 |
M |
2 |
|
|
||||
|
|
|
m1 |
1 |
||
|
|
|
|
N2 |
(21)
(22)
Масова частка розчину ω =5%, а це означає , що коли маса розчину m =100 г, то маса розчиненої речовини m2 = 5 г, а маса розчинника m1 = 95 г.
M 2 5 0,9682 80 = 128 г/моль 95 0,0318
M2 = 128 г/моль
2. Молярна концентрація розчину показує скільки молів розчиненої речовини знаходиться в одиниці об’єму розчину:
c |
n2 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[моль/ м ] |
або [моль/л] |
(23) |
||||||||||||
V |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Об’єм 100 грамів розчину |
|
V |
m |
|
0,1 |
= 1,13·10-4 м3 |
|
||||||||
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
886 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Кількість молів розчиненої речовини в 100 г розчину |
n |
|
|
m2 |
|
|
5 |
=0,0391 моль. |
|
||||||
2 |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
M2 |
128 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21
c |
0,0391 |
= 346,4 моль/ м3 |
|
1,13 10 4 |
|||
|
|
Моляльність розчину показує скільки молів розчиненої речовини знаходиться в 1 кг розчинни-
ка: |
|
n2 |
[моль/кг] |
(24) |
||
m1 |
||||||
|
|
|
|
0,0391 |
= 0,416 моль/кг |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
0,095 |
|
|
|
Осмотичний тиск розчину знаходять за рівнянням Вант-Гофа: |
|
|||||
|
|
|
πV = n2·RT |
(25) |
||
або |
|
|
|
π = с·RT |
(26) |
π= 346,4·8,314·290 = 8,35·105 Па.
4.За даними задачі 2 будуємо криву р°1=f(T) для чистого розчинника в твердому і рідкому станах (рис. 3).
Залежність тиску пари над розчином знаходимо за рівнянням Рауля:
р1= р°1·N1.
Розраховані величини подаємо в табл.11.
Таблиця 11
Т, К |
р°1,Па |
p1, Па |
268 |
3230 |
3127 |
269 |
3390 |
3282 |
270 |
3560 |
3445 |
272 |
3920 |
3795 |
274 |
4310 |
4173 |
280 |
5680 |
5500 |
285 |
7080 |
6855 |
290 |
8760 |
8481 |
За даними таблиці 11 будуємо графік залежності тиску пари розчинника над розчином р1=f(T)
(рис. 3).
5. За графіком (рис. 3) знаходимо, що при тиску р = 8481 Па температура кипіння чистого розчинника Т°к=288,2 К. Температура кипіння розчину при цьому значенні тиску Тк=290 К (задана в умові задачі).
6. |
Підвищення температури кипіння |
Тк = Тк - Т°к = 290 – 289,2 = 0,8 К |
|
7. |
Ебуліоскопічну сталу знаходимо за ебуліоскопічною формулою: |
|
|
|
|
Тк =μ·Е |
(27) |
де |
μ – моляльність розчину. |
|
|
Е= Тк /μ = 0,8/0,416 = 1,92 К·кг/моль
8.Зниження температури замерзання розчину знаходимо за графіком (рис. 3):
Тз = Т°з - Тз = 270-269 =1 К
де -Т°з – температура замерзання чистого розчинника (Т°з = Тпотр); -Тз - температура замерзання розчину.
22
Рис. 3. Температурна залежність тиску насиченої пари над розчинником та розчином |
|
9. Кріоскопічну сталу знаходимо з кріоскопічної формули: |
|
Тз =μ·К |
(28) |
К = Тз /μ = 1/0,416=2,40 К·кг/моль |
|
23
|
|
|
|
Додаток 1 |
|
Термодинамічні характеристики речовин в газоподібному стані |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
речовина |
fHo298 |
So298 |
|
Сop298 |
|
|
кДж/моль |
Дж/моль.К |
|
Дж/моль.К |
|
H2, водень |
0 |
130,52 |
|
28,83 |
|
CІ2, хлор |
0 |
222,98 |
|
33,93 |
|
CO, оксид вуглецю |
-110,53 |
197,55 |
|
29,14 |
|
|
|
|
|
|
|
COCІ2, фосген |
-219,50 |
283,64 |
|
57,76 |
|
NO2, диоксид азоту |
34,19 |
240,06 |
|
36,66 |
|
N2O4, тетраоксид азоту |
11,11 |
304,35 |
|
79,16 |
|
CН4, метан |
-74,85 |
186,27 |
|
35,71 |
|
С2Н2, етин (ацетилен) |
226,76 |
200,82 |
|
43,93 |
|
С2Н4, етен (етилен) |
52,30 |
219,45 |
|
43,56 |
|
С2Н6, етан |
-84,67 |
229,49 |
|
52,64 |
|
С3Н6, пропен |
20,41 |
266,94 |
|
63,89 |
|
С3Н6, циклопропан |
53,30 |
237,44 |
|
55,94 |
|
С3Н8, пропан |
-103,85 |
269,91 |
|
73,51 |
|
С4Н8, 2-метилпропен |
-16,90 |
293,59 |
|
89,12 |
|
С4Н8, циклобутан |
26,65 |
265,39 |
|
72,22 |
|
С4Н8, бутен-1 |
-0,13 |
305,60 |
|
85,65 |
|
С4Н10, бутан |
-126,15 |
310,12 |
|
97,45 |
|
С5Н10, 2-метилбутен-1 |
-36,48 |
340,24 |
|
110,50 |
|
С5Н10, пентен-1 |
-21,06 |
346,52 |
|
110,08 |
|
С5Н10, циклопентан |
-77,24 |
292,88 |
|
83,01 |
|
С5Н12, пентан |
-146,44 |
348,95 |
|
120,21 |
|
С6Н12, циклогексан |
-123,14 |
298,24 |
|
106,27 |
|
С6Н12, гексен-1 |
-41,84 |
385,47 |
|
132,97 |
|
С6Н12, цис-гексен-2 |
-52,55 |
387,29 |
|
126,31 |
|
С6Н14, 2-метилпентан |
-174,51 |
381,46 |
|
144,89 |
|
С6Н14, 3-метилпентан |
-171,84 |
380,70 |
|
143,80 |
|
С6Н14, гексан |
-167,19 |
388,40 |
|
143,09 |
|
РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1.Кудряшов И.В., Каретников Г.С. Сборник примеров и задач по физической химии: Учебное пособие. - М.: Высшая школа, 1991. - 527 с.
2.Карапетьянц М.Х. Введение в теорию химических процессов: Учебное пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 1981. -333 с.
3.Каданер Л.І. Фізична і колоїдна хімія. - Київ: “Вища школа”. 1983, 2-е вид.-250 с.
4.Мороз А.С., Ковальова А.Г. Фізична та колоїдна хімія. - Львів: “Світ”, 1994.- 232 с.
5.Киреев В.А. Краткий курс физической химии. - М.: Высшая школа, 1991. - 456 с.
6.Білий О.В. Фізична хімія. – Київ: ЦУГ, 2002. – 364 с.
24
НАВЧАЛЬНЕ ВИДАННЯ
ФІЗИЧНА ТА КОЛОЇДНА ХІМІЯ
(частина I)
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ТА ЗАВДАННЯ ДО САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ
для студентів базового напрямку 1102 “Фармація”
Укладачі |
Ван-Чин-Сян Юрій Якович |
|
Павловський Юрій Павлович |
|
Герасимчук Сергій Ігорович |
Редактор |
|
25