Вопросы для самопроверки

1. Почему давление насыщенного пара над раствором меньше, чем над растворителем?

2. Сформулируйте закон Рауля, запишите его аналитическое выражение. К каким растворам он применим?

3. Почему раствор замерзает при более низкой температуре, а кипит при более высокой, чем растворитель?

4. Почему чистое вещество кристаллизуется и кипит при постоянной температуре, а кристаллизация и кипение смесей происходит в некотором интервале температур?

5. Почему после начала кристаллизации переохлаждённого чистого растворителя происходит повышение температуры и последняя остаётся постоянной до окончания кристаллизации?

Задачи

1. Определить атмосферное давление, если раствор 51,3 г сахарозы в 120 г воды закипает при 99,5. Давление пара чистой воды при данной температуре 99540 Па.

2. В 10,6 г раствора салициловой кислоты в этаноле содержится 0,401 г салициловой кислоты. Повышение температуры кипения раствора равно 0,320 С, теплота испарения спирта 906 Дж/г. Определить молярную массу салициловой кислоты в растворе.

3. Водный раствор, содержащий нелетучий растворённый неэлектролит, замерзает при –2,2 С. Определить температуру кипения раствора и давление пара раствора при 20 С. Давление пара чистой воды при 20 С равно 2337,8 Па.

Лабораторная работа № 1.3 определение термодинамических параметров реакций методом эдс Теоретические основы метода

Важным достоинством метода ЭДС является возможность его использования для определения термодинамических характеристик систем и процессов. В частности, можно определять термодинамические параметры реакций, которые можно провести по электрохимическому механизму, т.е. пространственно разделив процессы окисления и восстановления.

Известно, что величина электродвижущей силы Е электрохимической цепи является мерой изменения свободной энергии Гиббса G, происходящего вследствие прямой реакции в этой цепи, т.е.

(1.9)

где n – число электронов, принимающих участие в реакции в соответствии с её уравнением, F – число Фарадея. Исходя из уравнения (1) и уравнения Гиббса – Гельмгольца, можно получить выражения для определения термодинамических параметров реакций путем измерения температурной зависимости ЭДС цепи, в которой идёт эта реакция.

Можно показать, что изменения свободной энергии Гиббса G, энтальпии (теплового эффекта реакции¹) Н, энтропии S, теплота обратимого процесса (теплоты Пельтье) W выражаются уравнениями:

, (1.10)

, (1.11)

, (1.12)

(1.13)

Из уравнения (1.11) следует, что максимальная полезная работа, совершаемая гальваническим элементом в виде работы электрического тока nFE, в зависимости от знака температурного коэффициента ЭДС dE/dT может быть равна тепловому эффекту Н реакции в элементе, быть меньше его и больше. В последнем случае нет нарушения первого закона термодинамики, так как для поддержания постоянства температуры элемент должен поглощать тепло из окружающей среды.

Уравнения (1.11) и (1.13) показывают различие между теплотой W, сопровождающей обратимую работу гальванического элемента, и тепловым эффектом реакции Н. Последний, кроме теплоты Пельтье W, включает также и максимальную полезную работу.