Задачі для самостійного розв’язування

1. Визначити процентну, молярну і моляльну концентрації й титр 10 н. розчину фосфорної кислоти, насиченість якого 1,167 г/мл.

Відповідь: %; моль/л; моль/кг; г/мл.

2. Акумулятор автомобіля заливають 38%-ним розчином сірчаної кислоти, насиченість якого дорівнює 1,286 г/мл.

Які об’єми 96%-ної сірчаної кислоти і води потрібно змішати, щоб заповнити акумулятор розміром 20х20х30 см³? Об’єм, що заповнюють пластини акумулятора, не враховувати.

Відповідь: 3,32 л розчину ; 9,324 л .

3. Який об’єм 2М розчину необхідно взяти для приготування 3 л 0,25 М розчину?

Відповідь: 187,5 мл.

4. Визначити масу 40%-ного розчину , який потрібно додати до 600 г води, щоб утворився 10%-ний розчин.

Відповідь: 200 г.

5. Визначити процентну концентрацію розчину, одержаного при змішуванні 150 г 20%-ного і 250 г 40%-ного розчинів .

Відповідь: 32,5 %.

6. Який об’єм 96%-ного розчину потрібно взяти для приготування 1 л 0,25 н. розчину?

Відповідь: 6,9 мл.

Властивості розчинів неелектролітів Осмос і осмотичний тиск

Процес однобічної дифузії розчинника через мембрану в розчин якої-небудь речовини назвивається осмосом.

Тиск, що утворюється в розчині внаслідок осмосу, називають осмотичним.

Вант-Гофф установив, що залежність осмотичного тиску розбавленого розчину неелектроліту від концентрації розчиненої речовини виражається рівнянням:

,

де – осмотичний тиск, кПа; – молекулярна концентрація розчину; – газова постійна 8,314 Дж/(мольК); – температура, К.

Приклад. У 200 мл розчину знаходиться 12,66 г гематину. Осмотичний тиск цього розчину дорівнює 243 кПа. Визначити молекулярну масу гематину.

Розв’язування. Беремо рівняння Вант-Гоффа:

; ;

моль/г.

Визначивши молярну концентрацію розчиненої речовини, обчислюємо її масу:

; .

З цих співвідношень бачимо, що для визначення молярної маси необхідно знати масу речовини, розчиненої в 1 л розчину, яку знаходимо з пропорції:

12,66 Г гематину знаходиться в 200 мл розчину

– в 1000 мл розчину

г.

Звідси молярна маса розчиненої речовини

г/моль.

Молекулярна маса кількісно дорівнює молярній масі:

а.о.м.

Підвищення температури кипіння та зниження температури замерзання розчинів

В

1 2

ідомо, що кожна рідина закипає, коли тиск її насиченої пари стає рівним зовнішньому тиску.

PD

A

B

t_з Δt_з t_0з t_0к Δt_к t_к t˚C

Рис. 3. Графічне зображення закону Рауля

На рисунку 3 пряма показує зовнішній тиск, рівний . Чистий розчинник закипає в точці 1 (перетин кривої тиску насиченої пари понад розчинником з прямою зовнішнього тиску ). Цій точці відповідає температура кипіння розчинника . Розчин закипає в точці 2 (перетин кривої тиску насиченої пари понад розчином з прямою зовнішнього тиску ). Цій точці відповідає температура кипіння t_к. Відрізок Δt_к показує, на скільки градусів вища температура кипіння розчину порівняно з температурою кипіння чистого розчинника.

Рауль установив, що підвищення температури кипіння розбавлених розчинів неелектролітів (Δt_к) прямо пропорціонально моляльній концентрації розчину

,

де - коефіцієнт пропорційності, який називається ебуліоскопічною константою, котра являє собою молярне підвищення температури кипіння розчину, який містить 1 моль розчиненої речовини в 1000 г розчинника, тоді при моль/кг Δt_к=K_e.

Температура t_0з, що відповідає точці А (перетин кривої тиску насиченої пари понад льодом з кривою тиску насиченої пари понад розчинником), являє собою температуру замерзання чистої води (0°С). Температура , яка відповідає точці В (перетин кривої тиску насиченої пари понад льодом з кривою насиченої пари понад розчином), являє собою температуру замерзання розчину. Розчин замерзає завжди при температурі більш низькій, ніж температура замерзання чистого розчинника.

Рауль установив, що зниження температури замерзання розчину прямо пропорціонально моляльній концентрації розчину :

,

де – коефіцієнт пропорційності, який називається кріоскопічною константою, котра являє собою молярне зниження температури замерзання розчину ( =1 моль/кг, ).

і залежать від властивостей розчинника та не залежать від властивостей розчиненної речовини.

Вимірювання зниження температури замерзання розчину, підвищення температури кипіння дає можливість визначити молярну масу розчиненої речовини.

Для цього моляльну концентрацію виражаємо співвідношенням

.

Коли відома маса розчиненої речовини ( ) і маса розчинника ( ), тоді масу речовини, розчиненої у 1 кг розчинника ( ), знаходять з пропорції

–

– 1000 г

,

тоді

.

Внаслідок цього закон Рауля можна записати так:

;

.

Приклад 1. Вирахувати, при якій температурі замерзає розчин, який містить 816 г глюкози у 2 л води.

Розв’язування. Скориставшись законом Рауля:

,

знаходимо значення з таблиці кріоскопічних та ебуліоскопічних постійних для різних розчинників

г/моль;

г;

;

.

Таким чином, розчин замерзає при температурі –4,2°С.

Приклад 2. При розчиненні 10 г речовини в 400 г води одержуємо розчин, який замерзає при °С. Вирахувати молярну масу рочиненої речовини.

;

;

г/моль.

Приклад 3. При розчиненні 6,5 г неелектроліта в 200 г диетилового ефіру температура кипіння підвищилась на 0,453°С. Визначити молярну масу розчиненої речовини.

Розв’язування. Ця задача розв’язується аналогічно попередній:

;

;

г/моль.