1.7. Свойства растворов

Для решения задач этого раздела рекомендуем воспользоваться литературой 6, 8, 10, 16.

Важной физико-химической характеристикой твердых и жидких тел является давление пара, определяющее состояние равновесия между конденсированной и газообразной фазами. Чем выше давление пара, тем больше равновесие смещается в сторону процессов сублимации и испарения. Поэтому давление насыщенного пара над раствором используется для объяснения его поведения и свойств.

Понижение давления пара над раствором приводит к изменению температур кипения и замерзания по отношению к чистым растворителям. Известно, что жидкость кипит или кристаллизуется, когда давление ее насыщенного пара становится равным внешнему давлению или давлению насыщенного пара над твердой фазой, в которую она переходит. Раствор вследствие пониженного давления его паров труднее достигает точки кипения или точки кристаллизации. В связи с этим растворы кипят при более высоких и кристаллизуются при более низких температурах, чем чистые растворители. По закону Рауля: повышение температуры кипения или понижение температуры кристаллизации раствора прямо пропорционально моляльной концентрации растворенного вещества:

и

где

- моляльная концентрация, моль/г

- эбуллиоскопическая константа

- криоскопическая константа.

Закон Рауля имеет практическое значение - по изменению температуры кипения и кристаллизации определяют молекулярные веса неизвестных веществ. Преобразуем математические уравнения закона Рауля. Зная, что

получим

и .

где М – молярная масса вещества;

- масса растворителя, г;

- масса растворенного вещества, г.

Пример 1. Раствор, содержащий 32,5 г вещества в 250 г уксусной кислоты, кипит на выше, чем чистая уксусная кислота. Вычислить молекулярную массу растворенного вещества. Эбуллиоскопическая константа уксусной кислоты .

Решение: Из уравнения

выразим молекулярную массу растворенного вещества:

= =

Таким образом, молекулярная масса вещества равна 164,5 г/моль.

Пример 2. Вычислить температуру замерзания раствора, содержащего 9,0 г глюкозы в 100 г воды.

Решение: Согласно уравнению

рассчитаем изменение температуры замерзания.

Вычитая 0,93 из температуры замерзания воды, находим понижение температуры замерзания раствора: .

Контрольные вопросы

121. Вычислите массовую долю водного раствора глицерина С₃Н₅(ОН)₃, зная, что этот раствор кипит при . Эбуллиоскопическая константа воды .

122. Раствор, содержащий 55,4 г неэлектролита в воде объемом 2,5 л, кипит при . Эбуллиоскопическая константа воды . Вычислите молекулярную массу неэлектролита.

123. Вычислите молекулярную массу камфоры, зная, что раствор, содержащий 0,04 г этого вещества и бензола массой 20 г, кристаллизуется при температуре на ниже, чем чистый бензол. Криоскопическая константа бензола .

124. Для раствора, состоящего из 0,94 г фенола ( ) и 50 г этилового спирта, повышение температуры кипения составляет . Эбуллиоскопическая константа этилового спирта . Вычислите молярную массу фенола.

125. При растворении хлороформа массой 15 г в диэтиловом эфире массой 400 г температура кипения последнего повысилась на . Вычислите значения молярной массы для хлороформа. Эбуллиоскопическая константа эфира .

126. При какой температуре должен кипеть раствор, содержащий растворенный неэлектролит количеством вещества 0,062 моль в воде объемом 200 мл?

127. Раствор, содержащий фосфор и бензол, масса которых соответственно равна 0,1155 и 19,03 г, замерзает при . Чистый бензол замерзает при . Криоскопическая константа для бензола . Найдите молекулярную формулу раствора.

128. Найдите молекулярную формулу серы, зная, что температура кипения чистого бензола на ниже температуры кипения раствора, содержащего серу массой 0,81 г в бензоле массой 100 г. Эбулиоскопическая константа бензола .

129. Раствор, состоящий из 9,2 г иода и 100 метилового спирта, закипает при . Сколько атомов входит в состав молекулы иода, находящегося в растворенном состоянии? Температура кипения спирта , а его эбуллиоскопическая константа = .

130. Раствор, содержащий ацетон массой 100 г и глицерин С₃Н₈О₃ массой 2,67 г кипит при . Температура кипения ацетона . Вычислите эбуллиоскопическую константу ацетона.

131. Раствор, содержащий глицерин массой 13,8 г в воде объемом 1 л, замерзает при . Найдите молярную массу глицерина. Криоскопическая константа воды .

132. Раствор, содержащий 1 г растворенного вещества в 50 г воды, замерзает при . Найдите молярную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды .

133. Насколько градусов понизится температура замерзания, если в бензоле массой 100 г растворить нафталин ( ) массой 4 г. Криоскопическая константа бензола .

134. Насколько градусов повысится температура кипения, если в воде объемом 1 л растворить глюкозу массой 90 г? Эбуллиоскопическая константа воды .

135. Какую массу глюкозы необходимо растворить в воде объемом 100 мл, чтобы температура понизилась на . Криоскопическая константа воды .

136. Какую массу глюкозы необходимо растворить в 100 мл воды, чтобы температура кипения повысилась на . Эбуллиоскопическая константа воды .

137. Вычислите массовую долю водного раствора метанола СН₃ОН, температура кристаллизации которого . Криоскопическая константа воды .

138. При какой температуре замерзает раствор, содержащий 14,4 г глюкозы в 200 мл воды. Криоскопическая константа воды .

139. При какой температуре замерзает раствор, содержащий 3 г мочевины в 200 мл воды. Криоскопическая константа воды .

140. При какой температуре кипят и замерзают водные растворы неэлектролитов, моляльность которых равна 1 моль/кг. Криоскопическая константа воды . Эбуллиоскопическая константа воды .