И.В. Кудряшов, Г.С. Каретников - Сборник примеров и задач по физической химии (1134495), страница 34

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 34)

ст.) 45,56 71,!6 54,96 14 !5 0,4 0,5 89,68 45,56 58,28 95,45 6.84 ?1,74 16 О,б 73,23 35,69 64.96 43,24 57,00 50,12 73,23 9,83 64,96 17,14 96,49 3,32 57,00 146,? 304, ! 159,8 295,4 174,0 282,4 198,7 271,7 207,4 256,9 220,7 244,? 232,3 271,! 159,8 256,9 174,0 304,1 Г40,7 244,7 !03,6 1!9,6 11?,7 !19,9 119,6 11?.0 103,6 111,3 ! !9,9 97,1 103,6 119,6 (Ьновные уравнения и символы (ах., с. 352 — 363, 400, 40!'1, 403 — 405; Г., т. 1, с, 153 — 24Щ Зависимость давления насыщенного пара иад раствором твердых веществ в летучих рз:творителяк выражается законом Рауля (относительное понижение давления пара растворителя над раствором): Ра р ар па ха (Х111. 1) Р! от+па где Р! — давление пара над чистым растворителем; Р; — давление пара растворителя над паствором данной концентрации; ьР!Рсе — от.

носительное понижение давления пара растворителя; и, — число молей растворенчого вещества; и, -- число молей растворителя. Уравнение Рауля, учитывающее диссоциацию (ассоциацию) раст.воренного вещества, имеет вид ЛР лр !'пт (Х 111.2) пт+ лт л! Об!зсс пасло моден ..'.и днссоияапии Обо!ее число молей дс диссоииании Число распавшихся молекул аа — степень диссоциаиаи— Исходное число молекул и — число частиц, нз которые днссоциирует молекул!а. Зависимость повышения температуры кипения (ЛТ„пп = Т вЂ” Та) разбавленного раствора от молильной концентрации л! выражается уравнением для недиссопиирующих веществ 17 16,48 36,64 2?.40 22,08 24,47 156,0 109,3 158,4 138,3 157,6 150,0 18 !9 (Х111.

5) О,З 0,4 0,5 0,7 0,8 22,46 з Т,„— й 0,7 21 24, 10 90 20 25 !! 192 7 зая тат 10 90 20 80 30 70 40 10 50 90 60 20 70 30 80 36,69 22,83 Зб, 69 23,2! 20,90 24,47 22,08 27,40 !6,48 36,69 20,90 109,3 156,4 !09,3 154.7 !58,4 150,0 157,6 138,3 156,0 109,3 158,4 С,Н,ОН(!)— СеНи(2) (Т.=298 К: мм рт ст.; стнапн — -78,2 мм Рт ст.) О О55,224 — 380,744 — 460,24 517,142 — 558, 146 — 566,00 — 556,472 — 510,448 и уравнением для диссоциирующих веществ где Т', Т вЂ” температура кипения растворителя и раствора; Ка— збуллиоскопическая постоянная (молярное повышение температуры кипения); Ке =- —, (Х(Н.О) ! 000(нсп Тя, „— нормальная температура кипения чистого растворителя; 1„с — удельная теплота испарения растворителя.

По повышению температуры кнпення раствора можно оп еделнть молекулярную массу вещества но определить [ОООКа иа иа и Тккк (хш.т) где М, — молекулярная масса растворенного вещест ва; и, — масса р воренного вещества; т, — масса растворителя. Зависимость понижения температуры замерзания (ЬТ = Т' — Т) разбавленного аство а р р от моляльной концентрации т выражают для а= а неднссоцннрующнх веществ уравнением Д та=к.р и,, (ХИ[.8) для днссоцннрующнх веществ — уравнением Л Та=[Карса, (Х[И.9) где К кр — крноскопнческая константа растворителя (моля нос понижение температуры замерзания); м ярное пониНта Ккр = (Х111.!О) где Т;, Т вЂ” температура замерзания чнстого растворителя н раст ор; — удельная теплота плавления растворителя.

аствоПо понижению температуры замерзания раствора можно определить молекулярную массу вещества: [ОООК„и, дт (хш. и) Зависимость осмотнческ нческого давления от молярной концентрации раствора (Вант-Гоффа) описывают уравнением: для неднссоцннрующнх веществ п=с Тст Х11[.12 ( ) н для днссоцннрующнх а=[с Нт, (ХШ.

Тда) где п — осмотнческое давление; с — концентрация раствора ь/ , мол л Интегральную теплоту растворения ЛН для разбавленных астворов определяют по равенству ных раствол н-=,д нГ. (хшиз) Хнмнческнй потенциал компонентов предельно разбавленного аствора определяют по уравнениям г растш —— я,'-[-Нт[а хм ( Х 111. 14) ра [-НТ1ппа, (хш.

ш) где [ар — химический и . потенциал второго компонента в гипотетическом растворе с моляльностью и = 1 моль на 1000 г н свойствами п сдельно разбавленного раствора. г н сво ствамн предель- 194 Завнснмость растворимости газов в жидкостях от давления выражается уравнением Генри: кк=К!.Р,, (ХИ1.16) (хш.

!2) где х",' — концентрация газа в насыщенном растворе; К[, Кг — константы Генри, Кг = 1/Кг! Р, — парцнальное давление газа. Зависимость растворимости газа от температуры выражают уравненнем в днфференцнальной форме ( ') ..„= д!пха ') ЛН, ( Х[1! . 18) нлн уравнением в интегральной форме (для интервала температур, в котором ЬНка = сопз[) (к,),, [[нр у ! ! (ХШ.ТО) (ха)г г ~ т, т, где ЛНа" — дифференциальная теплота растворения газа в насыщенном растворе. Уравнения (ХШ.16) н (Х111.18) применимы для ндеальных н предельно разбавленных растворов. Для данной температуры отношение концентраций третьего компонента в двух равновесных фазах есть величина постоянная, не зависящая от абсолютных количеств всех веществ, участвующкх в распределеннн: (х!![.26) е,/с =К, где с, — равновесная концентрация распределяющего вещества в первой фазе; с, — равновесная концентрация распредсляющегося вещества во второй фазе; К вЂ констан (нлн коэффициент) распределения.

В некоторых системах распределяющееся вещество вследствие днссоцнацнн его молекул обладает неодинаковым средним размером частнц в разных растворителях. Прн этом соотношение (Х!П.20) непрнменнмо, а уравнение закона распределения принимает внд (хш.2!) са/са = К, (Х[И.22) сд (1 — аа ) /[са (1 — аа) 1 = К. где п = М"/М' (М' — средняя молекулярная масса распределяющегося вещества в первой фазе; М" — средняя молекулярная масса распределяющегося вещества во второй фазе).

Прн распределении третьего вещества между двумя несмешнвающнмнся жидкостями возможен случай, когда степень днссоцнацнн распределяющегося вещества в разных растворителях отличается. Обозначим степень днссоцнацнн распределяющегося вещества в первом растворителе а„а во втором — а,. Тогда закон распределения примет внд откуда ть =те КРн/(КУ +р ) После второго экстрагирования тн/Ин ККь =К, тн.=ель ( Х 11! . 26) (т — и)/й'и ' К'и' +Ун При совместном решении уравнений (Х!11.25) и (ХП1.26) получим КР, (х ш. 27) 1К)'1+ кн,) После л экстрагирований в исходном растворе останется т кг растворенного вещества: (х ! ! ! . 25) 'и т =еле / ! ! К..+;н/ (Х111.28) ЗАДАЧИ С РЕШЕНИЯМИ 1, Давление водяного пара раствора, содержащего нелетучее растворенное вещество„на 2 % ниже давления пара чистой воды.

Определите моляльность раствора. 196 В уравнении (ХП1. 20) закона распределения для концентрированных растворов концентрации следует заменить активностями а /он=К, (Х! 11. 23) где а, и а, — активности распределяющегося вещества в первой и во второй фазах. Если известна зависимость активности от концентрации распределяющегося вещества в одном из растворителей и коэффициент распределения, то можно установить ту же зависимость для сопряженного раствора. Закон распределения широко используется при экстрагировании вещества из раствора. Обозначим: т, — начальная масса экстрагируемого вещества; (/, — объем раствора, в котором находится экстрагируемое вещество; )/н †' объем растворителя, употребляемый для одного экстрагнрования; л — общее число экстрагирований; т,„ и,, ..., т„ — масса вещества, остакицаяся в первоначальном растворе после 1,2, ..., и-го экстрагирований; К вЂ” коэффициент распределения экстрагируемого вещества условились обозначать отношением концентрации раствора, из которого экстрагируется распределяющееся вещество, к концентрации раствора, которым производится экстрагирование.

Пусть после первого экстрагирования в исходном растворе осталось и, кг растворенного вещества в объеме )/ь а экстрагируется и, = те — т, кг, причем эта масса заключается в объеме )/н. По закону распределения (Х!11,20) =-К, т,/Уь (Х 111. 24) (тн т1)/) н Р е ш е н и е. Используем уравнение Р,)/Р1 л,. Приняв за 100 давление пара чистого растворителя Р! и подставив 98 вместо Р„получим (100 — 98)/100 0,02 или лн 0,02.

Для определения моляльности и рассчитаем число молей растворен- ного вещества на 1000 г воды по уравнению ан= лн/(лн+ль), где л, — число молей воды; л, = 1000/18 = 55,55; и, = и. После под- становки значений в уравнение получаем 0,02 т/(55,55+т), откуда т == 1,134. 2.

Как изменится соотношение давлений пара над раствором и растворителем, если растворенное вещество диссоциировано на 80% и распадается на два иона и если это вещество недиссоциировано. Давление водяного пара раствора, содержащего нелетучее растворенное вещество, на 2 % ниже давления пара чистой воды. Р е ш е н и е. Вычисляем относительное понижение давления над раствором, в котором вещество диссоциирует, и сравниваем с относительным понижением давления при отсутствии диссоциации. Согласно уравнению (ХП1.2) ЛР !л! Р1 «ь+!лн и, = т == 1,134 мольна 1000 г; п, = 55,55. Величину ! вычисляем по уравнению (Х1П.З): !- — 1+0,8 (2 — 1) =1,8. После подстановки чисел получаем 1 —,)...=, ':, 0,035. Л Р ~ 1,8 1,134 Р ° /«нее 55 55+ 1 8 1,134 Находим соотношение относительных понижений давления яри на- личии и при отсутствии диссоциации растворенного вещества: 3.

Вычислите эбуллиоскопическую постоянную К, для воды. Теп- лота испарения Лоне« = 40,685 кДж/моль, Р е ш е н и е. Збуллиоскопическую константу вычисляем по урав- нению (Х1П.6): Р7'и М 8,314 (373,16)н 18 К = " н ™ ~ ' ' =5,12 град/моль. 1000л Наел 1000 40,685 197 4. Определкте температуру кипения водного раствора, содержащего 0,01 моль нелетучего вещества в 200 г воды. К, = 0,5!2 град/моль.

Характеристики

Список файлов книги