И.В. Кудряшов, Г.С. Каретников - Сборник примеров и задач по физической химии (1134495), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Р е ш е н и е. Вычисляем моляльность раствора лг=о,о! 5 =0,05 моль ва 1000 г воды. По уравнению (ХП1.4) вычисляем температуру кипения раствора: Ь Т=О,512 0,05=0,0256; Т=7в+Ь Т=373,16-1-0,0256 373,186 К. 8. Вычислите молекулярную массу вещества, если температура замерзания раствора, содержащего !00 г бензола и 0,2 г исследуемого вещества, на 0,17 К ниже температуры замерзания бензола, Криоскопическая константа К„р — — 5,16 град/моль. Р е ш е н и е. Молекулярную массу М вычисляем по уравнению (ХП1.11): М= !000.5,16 0,2/(100 0,17) =60,23. 6. Понижение температуры замерзания водного раствора исследуемого вещества составляет 1,395 К, а бензольного — 1,280 К. Чем объясняется различие в ЛТ, если моляльности растворов одинаковы? Какие величины, характеризующие состояние вещества в растворе, можно получить из этих данных? Для бензола К„р — — 5,16, град/моль; для воды К„р — — 1,86 град/моль.
Р е ш е н и е. Различия в температурах замерзания можно объяснить тем, что вещество в водном растворе дисссоциирует, а в бензольном не диссоциирует. Используя уравнения (ХП1.8) и (Х1П.9), можно вычислить коэффициент Вант-Гоффа !. Зная числовое значение!, можно сделать, согласно уравнению (Х1П.З), предположение о числе частиц р, на коюрые распадается молекула растворенного вещества, и о степени диссоциации а. Согласно сделанным предположениям: Ь Тс,н,=1 28=5,16ВП Л Ти 0 =1 395=11,86ВИ! Л Тн,о 1,395 11,86 5,16 1,395 — — — = 3,02.
и Т,,и 1,28 5,!6 ' 1,28 1,86 Если молекула, распадаясь, дает две частицы (о = 2), то даже при а = 1 ! =- 2. Полученное значение /) 2 показывает, что р ) 2. Вычисляем степень диссоциации а по уравнению (ХП1.3), предположив, что о = 3; тогда 2,52 = 1 + а (3 — !), откуда а =- 0,76. Если г = 4, а = 0,50 и т. д. 7. Раствор, содержащий 0,8718 моль/л тростникового сахара, при 29! К изоосмотичен с раствором хлорида натрия, содержащего 0,5 моль/л 5)аС!. Определите кажущуюся степень диссоциации и коэффициент Вант-Гоффа для хлорида натрия.
Р е ш е н и е. Для раствора сахара осмотическое давление определяем по уравнению я = сЯТ, где с, — концентрация сахара в растворе. Для раствора хлорида натрия осмотическое давление рассчитываем по уравнению и = (св)?Т, где с, †концентрац )ь)аС) в растворе. 198 Т, К К!. 10-), мм рт. ст 273 283 293 303 4,02 5,08 6,12 7,02 199 Так как осмотические давления этих растворов равны, то с,ЯТ = = (свГ4Т. Откуда /=с!/св, влв 1=0,8718/0,5=1,743.
По уравнению 1 = 1 + а (о — 1) определяем кажущуюся степень диссоциации. Так как молекула хлорида натрия в растворе разлагается на два иона, то р = 2 и а= (1,743 — 1) /(2 — 1) = 0,743. 8. Вычислите константу Генри К; для азота при 298 К и 760 мм рт, ст. Коэффициент Бунзена а = 0,0!43 (а — число объемов азота, приведенных к нормальным условиям, поглощенных одним объемом воды). Плотность воды 0,997 г/смв.
Р е ш е н и е. Вычисляем число молей азота, поглощенного 1 смв воды, по уравнению (Х11.3): 1.0 0143 !О-в лн = ' =6,38.!О-' молгп 0,082 273 1 0,097 лн о = =0,0554 моль. 18 Молярную долю азота хм, вычисляем по уравнению (ХП.З): лн 6,38 10 г х„= ' = =1 15!О ь. лн,о+ли, 5 54'10 в Значение Кг получаем, подставив значения давления и концентрации в уравнение 760 Кг =' = =6 61'10' х„1,15 10 ь 9.
При 295 К и 51 987 Па растворимость Нв в анилине составляет !0,6 кг/мв, а при 154 628 Па и той же температуре — 31,6 кг/мв. Соблюдается ли при этих условиях закон Генри? Р е ш е н и е. Если закон Генри соблюдается, то отношение давления к равновесной концентрации газа в жидкости — величина постоянная, пропорциональная константе Генри Кг. Вычисляем значения отношений давления к концентрации: 51987/10,6=4904,4; 154628/31,6=4893,3.
Сравнение полученных величии позволяет ответить на поставленный вопрос положительно. 1О. Вычислите теплоту растворения азота в воде (Рм, = 760 мм рт. ст.), использовав данные о зависимости константы Генри от температуры: Р е ш е н и е. Решим уравнение. (ХП1.17) относительно моляриой доли и, подставив найденную величину в уравнение (ХП1. 19), полу- чим эч, та — т, !8 '.* -18 (Кг)г, (~г)г, илн (Кг)г (Кг)г 2'3~~ та 7а Подставляем в уравнение значения Кг для двух температур 4,02 З Нм 30 7,02 2,3 8,314 273.303 и получаем ЛН'„в =- 12,728 кДж,'моль. 11. Водный 0,02 М раствор пикриновой кислоты взходится в равновесии с 0,07 М рз ттюром пикриновой кислоты и беизоле.
Вычислите коэффициент распределения пикриновой кислоты между бензолом и водой, если в бе"!вольном растворе пикриновая кислота имеет нормальную молекулярьую массу„а в воде частично диссоциировзна, причем степень диссоциация равна 0,9. Р е ш е н и е, Дг!и определения коэффициента распределения пикриновой кислоты между бензолом и водой следует концентрацию кислоты в беизоле раздели; ь иа концентрацию недиссоциированной части ее в воде: К=0,7710 02 (! — О,ВП=-35, 12.
При распределении салициловой кислоть между беызолом и водой при 298 К были получены следукицие данные: 0 0363 0,0668 0,0940 О,! 26 0,210 0,0184 0,0504 0,0977 0,146 0,329 0,283 0,558 0,756 0,912 0,553 0,650 2,810 4,340 с~ са с~ са м !Все 18са !ЯК влк 18 се=.л .8 с — 18 К. где с, — концентрация салициловой кислоты в водном слое, моль!л са — концентрация сзлициловой кислоты в бензольном слое, моль/л Графически определите значения а и К и напишите урэпнение распре деления. Р е ш е н и е. Вычислим по уравнению (Х1П.20) значения К:К= = 1,97; 1,33; 0„96; 0,86; 0,64; 0,53; 0,34; 0,27; 0,21. ~Гак кзк соотношение с,!са не остается постоянным, то наблюдаетгя изменение молекулярной массы распределяющегося вещества. Применяем ззкон распределения в общем виде.
Прологарифмировав вырзжемие (ХП1. 21); получим Последнее уравнение — уравнение примой, тангенс угла наклона которой равеч г., э отрезок, отсекаемый от оси ординат, есть 18 К. Приведенные в условии данные прологарифмируем: — 1,1752 — 1,0269 — 08996 — 0,6778 18 с, — 1,297 6 — 1,0! О! — 0,8356 — 0,4828 — 0,2о 34 — О, ! 2! 5 — 0,0400 18 с +0,2175 +0,4487 +0,6375 Па основании этик данных строим график 18 с, =- 1 (!8 с,) (рис. 20).
По графику определяем тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс: — 1,4401 — 1,7352 — 0,5482 — 2,2738 О,бб 18а — — '=1,66, а=!,66; 1,ГК! !ВК=!.34, К=О,219. Закон распределения для данной Я системы выражаешься уравнением с, '"' 'с ==О,219 7 а- 13. Коэффициент распределении иода между водой и сероуглеродом равен 0,0017. Водный раствор иода, содержащий 1О"' кг иода в 10 а ма, взбалтывают с сероуглеродом. Какое количество додэ остзиетгя э водном тво е, если 10 ' ма водного раст— а а тле Рвс.
20. Зависимость логарифма ,а Р У ковцевтрацви с, беваольвого рас- родэ " 10 ' од"о о р с вора взбол твора салицкловой кислоты от ло- тать последовательно с пятью отдель- гарвфма ковцеатрацвв с, салвци- ными порциями сероуглрода по 10 ' ма кзждая? Р е ш е н и е. Массу. оставшуюся после одного экстрагировзния, определим по урввненкк (ХШ.25): 0,0017 10 а т =- !О а — ' =3,3 1О-' кг. 0,0017 10-а+5.!О"а Куа иа — Фа ~ О,ОО!7 Ю-а 1' =10 ' ма, е =!О а — — ~ =6,5 10 а кг. 0,00!7 !О-а+ 10-в 201 Масса экстрагированного иода равна 10-а — 3,3 !О-м=0,967 1О-' кг, илв 96,7 ~$.
Определяем массу иода. Оставшуюся после пяти экстрагирований, по урэвне ию (ХШ. 28? Масса экстрагированного иода после пяти экстракций равна 10-4-6 5 1О-и =0 999935 19-4 кг, или 100 % . ЗАДАЧИ 1. Определите относительное понижение давления пара для раствора, содержащего 0,01 моль нелетучего растворенного вещества в 0,5 кг воды. 2. Давление пара воды прн 313 К равно 7375,4 Па. Вычислите при данной температуре давление пара раствора, содержащего 0,9206 10-' кг глицерина в 0,360 кг воды. 3. Вычислите давление пара эфира над 3 %-ным раствором акилина в этиловом эфире (С,Н,),О при 293 К. Давление пара эфира при этой температуре равно 5,89 10' Па.
4. Давление пара серного эфира при 293 К равно 0,589 1Оа Па, а давление пара раствора, содержащего 0,0061 кг бензойной кислоты в 0,05 кг эфира при той же температуре, равно 0,548.10з Па. Рассчитайте молекулярную массу бензойной кислоты в эфире и относительную ошибку опыта в процентах по сравнению с величиной, приведенной в справочных таблицах. 5. Водный 7,5%-ный раствор хлорида кальция кипит прй нормальном атмосферном давлении 1,0133. 10э Па и 374 К. Вычислите коэффициент 1, Давление пара воды при 374 К равно 1,05 1У Па. 6.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
