II.2 Примеры для самостоятельной работы:

1. Найти массу бензола, в которой надо растворить 9г антрацена ( при температуре 20⁰С для получения раствора с давлением паров над ним равным 9574Па. Давление паров чистого бензола при этой температуре равно 9954Па.

2. Рассчитать массу нитрата калия, который растворили в 300 г воды, если давление паров раствора составляет 8730Па. Давление паров воды при той же температуре будет составлять 8910Па. Степень диссоциации соли принять за 60%.

3. Найти степень диссоциации хлорида натрия в водном растворе, если при растворении 50г соли в 250 г воды давление пара снизилось с 2200 Па до 1956 Па.

Оформление отчета:

Отчет должен содержать:

1. Тему и цель работы.

2. Основные расчетные формулы (1-2).

3. Пример расчетных задач (1-2).

4. Выполненное задание для самостоятельной работы.

Практическое занятие №18 Расчет температуры кипения и замерзания раствора.

Цель работы: научиться определять критические температуры растворов.

Вопросы для подготовки к занятию:

- фазовое равновесие «раствор – пар», понятие насыщенного пара, давление насыщенного пара

- кипение жидкостей, замерзание жидкостей

- понятие эбулиоскопии и криоскопии

Ход работы

I. Теоретическая часть

Основные понятия и расчетные формулы.

1. Кипение растворов.

Растворы кипят при более высокой температуре, по сравнению с растворителем:

Т_кип^р.ра = Т_кип^р-ля + ∆Тк (1)

∆Тк = i•Ек•Сm (2)

где

Т_кип^р.ра - температура кипения раствора, К

Т_кип^р-ля – температура кипения растворителя, К

∆Т_к – абсолютное повышение температуры кипения раствора, К

Сm - моляльная концентрация, моль/кг

Ек - эбулиоскопическая постоянная растворителя, К• кг/моль

i – изотонический коэффициент

2. Замерзание растворов.

Растворы замерзают при более низкой температуре, по сравнению с растворителем:

Т_зам^р.ра = Т_зам^р-ля - ∆Тз (3)

∆Тз = i•Ез•См (4)

где:

Т_зам^р.ра – температура замерзания раствора, К

Т_зам^р-ля – температура замерзания растворителя, К

∆Т₃ - абсолютное понижение температуры, К

Ез -криоскопическая постоянная растворителя, К• кг/моль

Значения Ек и Ез являются постоянными величинами для определенного растворителя и приводятся в справочной литературе (Приложение, Таблица 7)

II. Практическая часть.

II.1 Примеры решения задач

1. Найти температуру кипения раствора, который содержит 5г глицерина (С₃Н₈О₃) в 100г воды. Ек(Н₂О) = 0,52 К• кг/моль

Дано СИ Решение:

m(С₃Н₈О₃) = 5г 0,005 кг Кипение растворов: Т_кип^р.ра = Т_кип^р-ля + ∆Тк

m(Н₂О) = 100г 0,1кг ∆Тк = i•Ек•Сm

Ек(Н₂О) = 0,52 К•кг/моль 1. i -? Растворенное вещество (глицерин) –

t_кип (Н₂О) =100°С 373 К неэлектролит, тогда: α = 0, i = 1.

Н айти: 2. Сm -?

t_кип.^р-ра Моляльность раствора рассчитывают по формуле:

Сm = :

М(С₃Н₈О₃) = 92 г/моль = 0,092 кг/моль

Сm= 0,005/(0,092•0,1) = 0,543 моль/кг

2. ∆Тк - ?

∆Тк = i•Ек•Сm

∆Тк = 1•0,52•0,543 ≈ 0,28 К

3. Т_кип^р.ра - ?

Т_кип^р.ра = Т_кип^р-ля + ∆Тк

Т_кип^р.ра = 373 + 0,28 = 373,28 К (100,28°С)

Ответ: t_кип^р.ра = 100,28 °С

2. Раствор содержит 33г нитрата бария в 300г воды. Найти степень диссоциации раствора, если он замерзает при -1,5°С. Ез(Н₂О) = 1,86

Дано: СИ Решение:

m(Ba(NО₃)₂) = 33г 0,033 кг Замерзание растворов Т_зам^р.ра = Т_зам^р-ля - ∆Тз

m(Н₂О) = 300г 0,3кг ∆Тз = i•Ез•Сm

Ез(Н₂О) = 1,86 К•кг/моль 1. ∆Тз - ?

t_зам (Н₂О) = 0°С 273 К ∆Тз = Т_зам^р-ля - Т_зам^р-ра

t_зам.^р-ра = -1,5°С 271,5 К ∆Тз = 273 – 271,5 = 1,5 К

Н айти: α - ? 2. Сm -?

Моляльность раствора рассчитывают по формуле:

Сm = :

М(Ba(NО₃)₂) = 261 г/моль = 0,261 кг/моль

Сm= 0,033/(0,261•0,3) = 0,421 моль/кг

3. i - ? Изотонический коэффициент определяют по соотношению: ∆Тз = i•Ез•Сm

∆Тз 1,5

i = ----------- = ---------------- = 1,92

Ез•Сm 1,86•0,421 i - 1

4. α - ? Значение α определяют по соотношению: i = 1 +(К-1)•α, α = -------

К - 1

Ba(NО₃)₂ ↔Ba²⁺ +2NO₃ ^- К=3

i – 1 1,92 - 1

α = ------- = -------------- = 0,46 (46%)

К – 1 3 - 1

Ответ: α = 46%