И.В. Кудряшов, Г.С. Каретников - Сборник примеров и задач по физической химии, страница 26

Определите молекулярную рефракцию глицерина С,Н, (ОН), в воде при 293 К, если показатель преломления 10 %-ного раствора 1,34481, его плотность 1,0221 10' кгlм', Показатель 'преломления воды 1,33303, плотность воды 1,0006 10' кг/м'. Р е ш е н и е. Удельную рефракцию определяем по уравнению (Х.17): 1,34481' — ! ! 1,33303з — 1 0,9 0,10 = 1,34481з+ 2 1,0221 1,33303з+ 2 1 0006, 10з 0 20770,10-з 0 18503,10' з 0 2267,10-з 145 Молекулярную рефракцию определяем по уравнению (Х.15): 0 02267 1О-з /7м ' 92, 1О-з 20857.

10-в мз/моль. 0,1 1О. Зависимость объема ацетона от температуры выражается уравнением [С.Х., т.!, с. 586): Уг — Ув,з (1+1,3240 1О-з (Т вЂ” 273) +3,8090.10-в (Т вЂ” 273)э— 18 7983.10-в (Т 293)з Малярный объем его при 273 К равен 71,3846 см'/моль. Определите коэффициент объемного расширения и плотность ацетона при 315 К. Р е ш е н и е.

Определяем коэффициент объемного термического расширения по уравнению (Х.23). Для этого вычисляем объем ацетона при 315 К: Увез=71,3846 (1+1,3240 1О в 42+3,8090.10 '42з— — !8,7983.10-в 42з)=75,7344 смз/моль. Плотность есть обратная величина от молярного объема, умноженная на молекулярную массу: 58 10 е(зев= =0,7658 1О з кг/смз 75 7344 ( )- — ) 71 3846,1 3240,10-з+2,71 3846.10 — е 3 8090 (Т 273) дУ ! дТ )Р 3,71 3846.18 7983 !О-в (Т 273)з 02463+2 74!8,10 — з 7 4 0257.10-е Т' два= 3 2481 1О-з+ 1! 4038,!О-з 5 2744.!О-з 9 3775 1О-з 11. Плотности жидкого бензола при 273 и 304 К соответственно равны 0,9001 1О ' и 0,8685 10-' кг/см'.

Определите плотность жидкого бензола при 323 К, Р е ш е н и е. Воспользуемся уравнением (Х.22): 0,8685 1О-з 0 9001,10-з (1 а30) се= 1 1702.10-е. дезе=О 9001,!О-з (! 1 1702,ш-э,50) 0 8474,!Π— з кг/смз 12. Определите работу образования поверхности ! моль бензола при переводе его в' капельно-жидкое состояние с диаметром капель О,! мм при 293 К. Р е ш е н и е. Определяем сначала общую площадь поверхности 1 моль бензола в капельно-жидком состоянии, Плотность находим в справочнике [М.): «(эвз — — 0,8790 10 ' кг/см'. Объем 1 моль 78/0,8790 = = 88,7372 см'/моль. Объем одной капли У=в/за (0,005)э 0 5236.10-е смз.

Площадь одной капли з = 4я (0,005)' = 0,314 !О ' см'. Общая площадь поверхности ! моль бензола в капельно-жидком состоянии 88,7372 Я= 0,314 10-в=53,2355 1Оз смз/моль. 0,5234.10-в 146 Поверхностное натяжение бензола находим в справочнике [М.[: а = = — 28,88 10-' Н/м. Если пренебречь площадью поверхности бензола до распыления, то работа распыления будет 56=5а=28,88 1О-з 5,3236= — 153,746 1О-з Дж/моль. 13. Определите поверхностное натяжение С Н,Вг при 323 К.

Р е ш е н и е. В справочнике [М.) находим значение а=35,09зз( х 1О-' Н/м при 293 К. Поверхностное натяжение при заданной температуре вычисляем по уравнению (Х. 26). Плотностью пара можно пренебречь по сравнению с плотностью жидкости. Плотность С,Н, Вг при 293 К находим в справочнике [М.].

Тогда по уравнению (Х 26) рассчитываем коэффициент С: С 35 09 В-з/(1 4948,10з)в 7 0283,10 — эе При 323 К плотность С,Н, Вг равна 1,4546.10'. Тогда авве=7 0283,10 — ев (! 4546,!Оз)в 31 46 10 — з Н/м. 14. Поверхностное натяжение и-бутилового спирта при 273, 283 и 293 К соответственно равно 26,2 10 ', 25,4 !О-' и 24,6 10-' Н/м. Определите изменение энтропии при образовании ! м' площади поверхности и-бутилового спирта и тепловой эффект в интервале температур от 273 до 293 К. Р е ш е н и е. Воспользуемся уравнением (Х.27).

Для небольшого интервала температур можно записать ( дТ /Р /зТ Отсюда ЬН=а — Т вЂ” =25.4 1О- — 283— аа 24,6 10-з — 26,2 1О-з /зТ 293 — 273 = 48,04.! 0-в Дж/м'. /дуб ! / да Так как ( — [ =( — 1/ = — Л5, то ЛЯ = — 0,08 !О ' дТ Р дТ Р Дж/(мз К). 16. Установите зависимость вязкости и-пропилового спирта от удельного объема. Определите вязкость н-пропилового спирта при 353 К. Р е ш е н и е. Воспользуемся уравнением (Х. 28) в преобразованном виде: ! У о) ч с с В общем виде это уравнение будет у =- а + Ьх, где оэ/С = а и ! /С =Ь. Уравнение линейное, в координатах э/в) == / (1'), Вязкость при нескольких температурах найдем в справочнике [М.).

Для этих же температур находим плотности; 147 Так как каждое значение вязкости Ч содержит некоторую ошибку, то определение энергии активации вязкого потока Е„проведем по методу наименьших квадратов. Решение представим в виде таблицы: т, К Ч 10з, Н с м гт 10-з, кг7мз ! †.во т ! ' —, вов ! !с ч . тв т втк вс-з, квт!Н с> в ° та* кв/кг вв 1,2206 1,2446 1,2698 1,2987 0,2575 0,4476 0,7143 1,0858 1,4899 1,5490 1,6124 1,6866 0,3143 0,5571 0,9070 1,410! Ел=23,204.10-з Ху= — 21,9837 хх'=77,257 !О в хху= — 72,7!5.

Щ-з ~' х= 5,0337 10-в з~~ 1 у =2,5052 10з ~~ ху=8,1%5 ~ хв=6,3379Х Х10-в та+23,204.10-з Ь= 21 9837. 23,204 1О в а-1-77,254.10-в Ь вЂ” 72 7!5,!О-з. а+3,315 10-з Ь= — 3,1405; Ь= 485,714; а= — 4,7506. а+3,329 10 з Ь= — 3,1337; Нормальные уравнения будут: 4а+5 0637,!О-з Ь .2 5052,10з 5,0337.10-в а+6,3379 1О-в Ь=З,1885. Уравнение зависимости вязкости от температуры для хлорбензола будет иметь вид !8 ч = — 4,7506+4%,714.17т, Ек = 4857!4 2,3026 8,3143 =9,2988 !Оз Дж!моль. Вязкость при 343 К будет !ЯЧ= — 4,7506+4%,714 1!343 =- — 3,3344 в!=0,463.10 в Н с м-в. 17.

Определите теплоту испарения 1 моль СС14 при нормальной температуре кипения на основании ЛНпзвв жидкого и газообразного в' Р е ш е н и е. Значение ЛНпзвв находим в справочнике [МЛ: 'аНксн з,=! — 106,7+!39,3) !От=32,6 10в Дж7моль. Без большой ошибки можно принять, что бН не зависит от давления.

Воспользуемся уравнением (Х.ЗО). Так как Т„, „значительно ниже критической температуры, то можно принять, что аС не зависит от температуры и равно ЛСззв'. н.т.к аут =аттмв+ ~ АСЯТ. н.т.к звв 149 273 293 313 333 3,883 2,234 1,400 0,921 0,8193 0,8035 0,7875 0,7700 По вязкости вычислим текучести, а по плотности — удельные объемы. Так как каждое значение вязкости и плотности содержит некоторую ошибку, то коэффициенты а и Ь найдем по методу наименьших квадра- тов: Решение системы уравнений дает а = — ' 12,1374 10з; Ь =- 10,1428 х х[0'. Отсюда С = 0,8592 10-'! от = + 2,!967 1О-'. Искомое уравнение будет 9 8592.10-в У вЂ” 1,!967 10-в ' При 353 К с[ = 0,7520 10' кг/мз, тогда о = 1,3298 !0 вмв!кг, т! = = 0,7407 10-з Н с м '. 16.

Определите энергию активации вязкого течения хлорбензола. Определите вязкость хлорбензола при 343 К. Р е ш е н и е. Энергию активации вязкого течения Е„определяем по уравнению (Х.29): Еч 16Ч=!да+ 2,3026 1т Т или у=а+Ьх, где у = !А; а = !фью и Ь = Ет)/2,3026 77Т, Значения вязкости при нескольких температурах найдем в справочнике 1М.[: Т, К . ... . 273 283 293 ЗОЗ 313 323 333 т! 10в, Н с м' 1,056 0,915 0,802 0,708 0.635 0,573 0,520 16 Ч . .. ..

— 2,9763 — 3,0386 — 3,0958 — 3,1500 — 3,1972 — 3,2418 — 3,2840 !1/T) 10з . .. 3,663 3,534 3,413 3,300 3,195 3,096 3,003 3,663 3,534 3,413 3,300 3,195 3,096 3 ООЗ вЂ” 2.9763 — 3,0386 3,0958 — 3,1500 — 3,1972 — 3,2418 — 3,2840 13,418 ! 2,489 !1,649 10,890 10,208 9,585 9,018 — 10,902 — 10,738 — 10,5% — 10,395 — И,215 — ! 0,037 — 9,%2 Нормальную температуру кипения находим в справочнике [М,]— Т„, „= 349,7 К: Л Нт — — 32,6 1Оз+(83,4 — 131,7) (349,7 — 298) =30,1 ° !Оз Дж/моль. н.ък 18.

Теплоты образования 1!1 при 298 К в газообразном и твердом состояниях составляют — 67,0 и — 271,3 кДж/моль соответственно. Зависимость теплоемкости твердого 131 от температуры выражается уравнением Со 51 50+ !О 22 1О в Т Теплоемкость газообразного В(1 Со 36 68 + 14 24 . 1О-з Т Определите теплоту возгонки 1!1 при 680 К. Р е ш е н и е.

Теплоту возгонки определяем по уравнению (Х.31): взз Л Нввз= ( — 67 0 10з+271 3,10з) + ~ 1(36 68 5! 50) + ззв -1-(!4,24 — 10,22) 1О з Т]»» Т=204,3 !Оз — 14,82 (680 †2) + 4 02.10-з + ' (680' †29) = !99,39.!Ов Дж/моль. 2 19. Рассчитайте энергию ионной кристаллической решетки хлорида магния по термодинамическому циклу и по уравнениям Капустин- ского, Сравните полученные величины со справочной [М.]. Р е ш е н и е.

В справочниках [М.] и [С.Х., т. 1] находим необходимые для расчета величины: »з[/!в,ззз,мкс» = 641,83 кДж/моль; ЛО„,„,мо —— — ! 505,5 кДж/моль; ЛО/ ззз, с» = 121,3 кДж/моль, 1 =- 2187 кДж/моль (потенциал ионизации); Е = — 363 кДж/моль мо (сродство С! к электрону). Е (641 83+150 5» 242 6» 2!87 0 726 0) !Оз мош, = =2495,9:1Оз Дж/моль. По уравнениям (Х. 35) рассчитаем энергию решетки ионного кристалла.

Для этого подставляем в (Х. 35) заряды ионов г» = 2; гз = 1 и "лп = 3; гмоз+ = 0,74 !О-" м; тш- = 1,8! ° 10-" м. Тогда 2 1 Е = 1072,2 1О-' =2520 !Ов Дж/моль (Ю 74+1 81) 10-вв или 2.! мос», = ' ' (О 74» 1 81) 1О-» 0,345 10»в Х [1 — ' ~=2450 !Оз Дж/моль.

(0,74+1,81) 10 зв Справочное значение Ем с», — — 2493 1О' Дж/моль. !50 ЗАДАЧИ !. Определите поляризацию хлороформа при 293 К по справочным данным о диэлектрической проницаемости н плотности [М.]. 2, На основании значений диэлектрической проницаемости и плотностей растворов анилина в диоксане при 298 К определите поляризацию анилина при бесконечном разведении: хс»»»,п» '10в, мол дОлЯ... О 9,77 35,67 /7,.............

2,6037 2,2508 2,3744 »(, г/смз .. . . .. .. .. . 1,0280 1,0279 1,0276 3. По поляризации хлороформа при бесконечном его разведении в неполярном растворителе при нескольких температурах определите электрический момент диполя молекулы СНС[,. 4". По справочным данным [М.] о поляризации ацетона при бесконечном его разбавлении в неполярном растворителе при нескольких температурах определите электрический момент диполя молекулы ацетона. 5. Показатель преломления и плотность пропилового эфира хлор- муравьиной кислоты при 293 К соответственно равны 1,4053 и 1090 !090 кг/м'. Определите молярную рефракцию и сопоставьте ее с рассчитанной по правилу аддитивности.