Свойства растворов

Пример 1. Вычислите температуры кристаллизации и кипения 2% водного раствора глюкозы C₆H₁₂O₆.

Решение

По закону Рауля понижение температуры кристаллизации и повышение температуры кипения раствора (∆t) по сравнению с температурами кристаллизации и кипения растворителя выражаются уравнением:

(16)

где К – криоскопическая или эбуллиоскопическая константа. Для воды они соответственно равны 1,86 и 0,52⁰; С_m(А) – моляльная концентрация растворенного вещества А, моль/кг. Понижение температуры кристаллизации 2 %-ного раствора C₆H₁₂O₆ находим из формулы (1): ; вода кристаллизуется при 0⁰С, следовательно, температура кристаллизации раствора . Из формулы (1) находим и повышение температуры кипения 2%-ного раствора: ; вода кипит при 100⁰С, следовательно, температура кипения этого раствора: .

Пример 2: Определите температуру кипения раствора, содержащего 1,84г нитробензола C₆N₅NO₂ в 10 г бензола. Эбуллиоскопическая постоянная бензола 2,53. Температура кипения чистого бензола 80,2 ⁰С.

Решение

По закону Рауля (17),

. Температура кипения раствора: .

Пример 3. Раствор, содержащий 1,22 г бензойной кислоты C₆H₅COOH в 100 г сероуглерода, кипит при 46,529 ⁰С, температура кипения сероуглерода 46,3 ⁰С. Вычислите эбуллиоскопическую константу сероуглерода.

Решение

Повышение температуры кипения ∆t = 46,529 – 46,3 = 0,229⁰.

Молярная масса бензойной кислоты 122 г/моль. Из формулы (1) находим эбуллиоскопическую константу:

.

Пример 4. Раствор, содержащий 11,04 г глицерина в 800 г воды, кристаллизуется при –0,279⁰C. Вычислить молярную массу глицерина.

Решение

Температура кристаллизации чистой воды 0⁰С, следовательно, понижение температуры кристаллизации ∆t = 0 – (– 0,279) = 0,279⁰.

Подставляя в уравнение (1) данные вычисляем молярную массу глицерина: .

контрольные вопросы

239. Раствор, содержащий 0,512 г неэлектролита в 100 г бензола, кристаллизуется при 5,296⁰С. Температура кристаллизации бензола 5,5⁰С. Криоскопическая константа 5,1⁰. Вычислите молярную массу растворенного вещества.

Ответ: 128 г/моль.

239. Вычислите массовую долю водного раствора сахара C₁₂H₂₂О₁₁, зная, что температура кристаллизации раствора –0,93 ⁰С. Криоскопическая константа воды 1,86⁰.

Ответ: 14,6 %.

239. Вычислите температуру кристаллизации раствора мочевины (NH₂)₂CO, содержащего 5 г мочевины в 150 г воды. Криоскопическая константа воды 1,86⁰.

Ответ: –1,03 ⁰С.

239. Раствор, содержащий 3,04 г камфоры C₁₀H₁₆O в 100 г бензола, кипит при 80,714 ⁰С. Температура кипения бензола 80,2⁰С. Вычислите эбуллиоскопическую константу бензола.

Ответ: 2,57⁰.

239. Вычислите массовую долю водного раствора глицерина C₃H₅(OH)₃, зная, что этот раствор кипит при 100,39 ⁰С. Эбуллиоскопическая константа воды 0,52⁰.

Ответ: 6,45%.

239. Вычислите молярную массу неэлектролита, зная, что раствор, содержащий 2,25 г этого вещества в 250 г воды, кристаллизуется при –0,279 ⁰С. Криоскопическая константа воды 1,86⁰.

Ответ: 60 г/моль.

239. Вычислите температуру кипения 6 %-ного раствора нафталина С₁₀Н₈ в бензоле. Температура кипения бензола 80,2 ⁰С. Эбуллиоскопическая константа его 2,57 ⁰С.

Ответ: 81,25 ⁰С.

239. Раствор, содержащий 25,65 г некоторого неэлектролита в 300 г воды, кристаллизуется при –0,465 ⁰С. Вычислите молярную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86^о.

Ответ: 342 г/моль.

239. Вычислите криоскопическую константу уксусной кислоты, зная, что раствор, содержащий 4,25 г антрацена С₁₄Н₁₀ в 100 г уксусной кислоты, кристаллизуется при 15,718 ⁰С. Температура кристаллизации уксусной кислоты 16,05 ⁰С.

Ответ: 3,9^о.

239. При растворении 4,86 г серы в 60 г бензола температура кипения его повысилась на 0,81 ⁰С. Сколько атомов содержит молекула серы в этом растворе. Эбуллиоскопическая константа бензола 2,57^о.

Ответ: 8.

239. Температура кристаллизации раствора, содержащего 66,3 г некоторого неэлектролита в 500 г воды, равно –0,558 ⁰С. Вычислите молярную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86^о.

Ответ: 442 г/моль.

239. Какую массу анилина C₆H₅NH₂ следует растворить в 50 г этилового эфира, чтобы температура кипения раствора была выше температуры кипения этилового эфира на 0,53^о. Эбуллиоскопическая константа этилового эфира 2,12^о.

Ответ: 1,16 г.

239. Вычислите температуру кристаллизации 2 %-ного раствора этилового спирта С₂Н₅ОН. Криоскопическая константа воды 1,86^о.

Ответ: –0,82 ⁰С.

239. Сколько граммов мочевины (NH₂)₂CO следует растворить в 75 г воды, чтобы температура кристаллизации понизилась на 0,465 ⁰С? Криоскопическая константа воды 1,86^о.

Ответ: 1,12 г.

239. Вычислите массовую долю водного раствора глюкозы С₆Н₁₂О₆, зная, что этот раствор кипит при 100,26 ⁰С. Эбуллиоскопическая константа воды 0,52^о.

Ответ: 8,25 %.

239. Сколько граммов фенола С₆Н₅ОН следует растворить в 125 г бензола, чтобы температура кристаллизации раствора была ниже температуры кристаллизации бензола на 1,7 ⁰С? Криоскопическая константа бензола 5,1^о.

Ответ: 3,91 г.

239. Сколько граммов мочевины (NH₂)₂СО следует растворить в 250 г воды, чтобы температура кипения повысилась на 0,26 ⁰С? Эбуллиоскопическая константа воды 0,52^о.

Ответ: 7,5 г.

239. При растворении 2,3 г некоторого неэлектролита в 125 г воды температура кристаллизации понижается на 0,372 ⁰С. Вычислите молярную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86^о.

Ответ: 92 г/моль.

239. Вычислите температуру кипения 15 %-ного водного раствора пропилового спирта С₃Н₇ОН. Эбуллиоскопическая константа воды 0,52^о.

Ответ: 101,52 ⁰С.

239. Вычислите массовую долю водного раствора метанола СН₃ОН, температура кристаллизации которого –2,79 ⁰С. Криоскопическая константа воды 1,86^о.

Ответ: 4,58%.

259. На сколько градусов повысится температура кипения воды, если в 100 г воды растворить 9 г глюкозы С₆Н₁₂О₆? Эбуллиоскопическая константа воды 0,52˚.

Ответ: на 0,26˚С.

259. При какой приблизительно температуре будет кипеть 50%-ный раствор сахарозы С₁₂Н₂₂О₁₁? Эбуллиоскопическая константа воды 0,52˚.

Ответ: 101˚С.

259. При какой приблизительно температуре будет кристаллизоваться 40%-ный раствор этилового спирта С₂Н₅ОН? Криоскопическая константа воды 1,86˚.

Ответ: -27˚С.

259. Сколько граммов сахарозы С₁₂Н₂₂О₁₁ надо растворить в 100 г воды, чтобы: а) понизить температуру кристаллизации на 1˚С; б) повысить температуру кипения на 1˚С?

Ответ: а) 18,4 г; б) 65,8 г.

259. В 100 г Н₂О содержится 4,57 г сахарозы С₁₂Н₂₂О₁₁. Найдите: а) температуру кристаллизации раствора; б) температуру кипения раствора.

Ответ: а) -0,25˚С; б) 100,7˚С.

259. Какую массу глицерина С₃Н₅(ОН)₃ нужно растворить в 500 г воды, чтобы повысить температуру кипения на 1,5˚С? Эбуллиоскопическая константа воды 0,52˚.

Ответ: 133,4 г.

259. Чему равна молярная масса растворенного в 500 г бензола неэлектролита массой 76,1 г, если температура кристаллизации понизилась с 5,4˚С до 0,3˚С? Криоскопическая константа бензола 5,1˚.

Ответ: 152,2 г/моль.

259. Какое вещество – камфору С₁₀Н₁₆О или нафталин С₁₀Н₈ – растворили в бензоле, если внесение 39 г этого вещества в 1000 г бензола привело к снижению температуры кристаллизации на 1,3˚С? Криоскопическая константа бензола 5,1˚.

Ответ: камфора.

259. В каком отношении должны находиться массы воды и этилового спирта С₂Н₅ОН, чтобы получить раствор, кристаллизирующийся при –20˚С? Криоскопическая константа воды 1,86˚.

Ответ: 2:1.

259. При растворении 5,0 г вещества в 200 г воды получается не проводящий тока раствор, кристаллизующийся при -1,45˚С. Определите молярную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86˚.

Ответ: 32 г/моль.