10.6 Свойства растворов электролитов. Методы определения степени электролитической диссоциации
Пример 1. Раствор, содержащий 8 г NaOH в 1000 г H2O, кипит при 100,184 ºС. Определите изотонический коэффициент (для воды Э=0,516 ºС).
Решение: Второй закон Рауля для растворов электролитов выражается уравнением
Молярная масса NaOH равна 40,0. Изотонический коэффициент равен
Пример 2.
Изотонический коэффициент 0,2 н. раствора нитрата кальция равен 2,48. Вычислите кажущуюся степень диссоциации этого электролита.
Решение: В случае сильных электролитов кажущуюся степень диссоциации определяют экспериментально, она всегда меньше истинной степени диссоциации, которая близка к единице. Степень диссоциации и изотонический коэффициент электролита связаны между собой соотношением
где n- число ионов, образующихся при диссоциации молекулы вещества.
При диссоциации Сa(NO3)2 образуется три иона. Кажущаяся степень диссоциации этого электролита равна
(или
74 %).
Пример 3. Давление водяного пара над раствором NaNO3 (ω=8 %) равно 2268,8 Па при 20 ºС. Давление паров воды при этой температуре равно 2337,8 Па. Найдите кажущуюся степень диссоциации нитрата натрия в этом растворе.
Решение: С помощью первого закона Рауля для электролитов вычисляем значение изотонического коэффициента для NaNO3:
M
(NaNO3)
=85,00 г/моль; n=
M (H2O)=18,02
г/моль;
N=
Кажущаяся степень диссоциации NaNO3 в этом растворе равна
(или 63 %).
Пример 4. Температура замерзания водного раствора, содержащего 0,25моль HNO3 в 2,5 л воды, равна -0,350С. Рассчитайте кажущуюся степень диссоциации кислоты в этом растворе (К для воды 1,850С).
Решение: Молекулярная масса HNO3 равна 63,01. Из второго закона Рауля для электролитов находим значение изотонического коэффициента для раствора HNO3:
Кажущаяся степень диссоциации HNO3 в этом растворе равна
(или 89 %).
1 Степень диссоциации HCl в растворе, содержащем 7,3 г HCl в 200 г воды, равна 78%. Вычислить температуру кипения раствора. Ответ: 100,93ºС.
2 Осмотическое давление 0,01 н. раствора KCl при 0º с равно 0,44 атм. Вычислить степень диссоциации KCl в растворе. Ответ: 96%.
3. Температура кипения раствора, содержащего 9,09 г KNO3 в 100 г воды, равна 100,800С. Вычислить степень диссоциации KNO3 в растворе. Ответ: 70%.
4 Раствор, содержащий 3,00 г MgCl2 в 125 г воды, замерзает при -1,230С. Вычислить степень диссоциации MgCl2 в растворе. Ответ: 81%.
5 Осмотическое давление при 00 С раствора, содержащего 0,050 г KNO3 в 100 мл раствора, равно 166,6 мм рт. ст. Вычислить степень диссоциации KNO3 в растворе. Ответ: 95%.
6 Раствор, содержащий 0,636 г Na2CO3 в120 г воды, замерзает при -0,2250С. Вычислить степень диссоциации Na2CO3 в растворе. Ответ:0,7.
7 5%-ный раствор KOH кипит при 100,860С. Вычислить степень диссоциации KOH в растворе. Ответ: 0,75.
8 Степень диссоциации MgCl2 в растворе, содержащем 0,25 моль MgCl2 в 1000 г воды, равна 0,84. Во сколько раз понижение температуры замерзания этого раствора больше понижения температуры замерзания эквимолярного раствора неэлектролита? Ответ: 2,68.
9 Степень диссоциации HCl в 0,02 М растворе равна 0,922. Вычислить осмотическое давление раствора при 0ºС. Ответ: 654 мм рт. ст.
10 Степень диссоциации HBr в 0,05 н. растворе равна 0,889. Вычислить осмотическое давление раствора при 20ºС. Ответ: 2,27 атм.
11 Степень диссоциации KCl в растворе, содержащем 0,02 моль KCl в 10 л воды, равна 0,969. Вычислить в миллиметрах ртутного столба осмотическое давление раствора при 18ºС. Ответ: 71,4 мм. рт. ст.
12 Степень диссоциации K2SO4 в растворе, содержащем 0,026 моль K2SO4 в 50,0 г воды, равна 53%. Вычислить повышение температуры кипения раствора. Ответ: 0,5550С.
13 Степень диссоциации Na2CO3 в растворе, содержащем 0,01 моль Na2CO3 в 200 г воды, равна 0,70. Вычислить температуру замерзания раствора. Ответ: - 0,220С.
14 Степень диссоциации CaCl2 в растворе, содержащем 0,666 г CaCl2 в 125 г воды, равна 75%. Вычислить температуру замерзания раствора.
Ответ: -0,220С.
15 Раствор KIO3, в 500 мл которого содержится 5,35 г соли, оказывает при 17,5ºС осмотическое давление, равное 2,18 атм. Вычислить коэффициент i и кажущуюся степень диссоциации соли в растворе. Ответ: 1,83; 0,83.
16 В каком объеме раствора должен быть растворен 1 моль сахара, чтобы раствор был изотоничен с 0,1 н. раствором LiCl, кажущаяся степень диссоциации которого в растворе равна 0,9? Ответ: 5,26 л.
17 Вычислить молярность раствора некоторого неэлектролита, изотоничного 0,05 н. раствору Pb(NO3)2. Кажущаяся степень диссоциации соли в растворе 0,72. Ответ: 0,061 моль/л.
18 Вычислить давление пара 10%-ного раствора Ba(NO3)2 при 280С. Давление пара воды при той же температуре составляет 28,35 мм рт. ст. Кажущаяся степень диссоциации соли 0,575. Ответ: 27,89 мм рт. ст.
19 Давление пара раствора, содержащего 16,72 Ca(NO3)2 в 250 г воды, составляет 14,28 мм рт. ст. при 170С. Вычислить кажущуюся степень диссоциации соли, если известно, что давление пара воды при той же температуре составляет 14,53 мм рт. ст. Ответ: 0,69.
20 Давление пара 4%-ного раствора KCl составляет 17,23 мм рт. ст. Вычислить осмотическое давление раствора при 200С, если плотность его равна 1,026. Ответ: 23,5 атм.
21 Раствор, содержащий 33,2 г Ba(NO3)2 в 300 г воды, кипит при 100,4660С. Вычислить кажущуюся степень диссоциации соли в растворе. Ответ: 0,56.
22 Раствор KNO3, содержащий 8,44% соли, показывает прирост температуры кипения на 0,7970 по сравнению с температурой кипения воды. Вычислить кажущуюся степень диссоциации соли в растворе. Ответ: 0,68.
23 Кажущаяся степень диссоциации соли в 3,2%-ном растворе KCl составляет 0,68. Вычислить температуру кипения раствора. Ответ: 100,3870С.
24 Давление пара раствора, приготовленного из 0,408 моля Ca(NO3)2 и 1000 г воды, равно 746,9 мм рт. ст. при 100ºС. Вычислить, при какой температуре давление пара раствора достигнет 760 мм рт. ст. и раствор закипит. Ответ: 100,5060С.
25 Раствор содержит 3,38% нитрата кальция, кажущаяся степень диссоциации которого составляет 0,65. Вычислить: а)величину осмотического давления раствора при 00С, приняв плотность его равной 1,01; б)температуру кипения раствора. Ответ: а)10,72 атм; б)100,2550С.
26 Если растворить 55,8 г ZnCl2 в 5кг воды, получится раствор, кристаллизующийся при -0,3850С. Вычислить кажущуюся степень диссоциации соли в растворе. Ответ: 0,765.
27 Вычислить кажущуюся степень диссоциации CaCl2 в растворе, содержащем 0,0995 моля CaCl2 в 500г воды. Температура кристаллизации такого раствора -0,7400С. Ответ: 0,50.
28 Если растворить 25,5 г BaCl2 в 750 г воды, то получится раствор, кристаллизующийся при -0,7560С. Вычислить кажущуюся степень диссоциации соли в растворе. Ответ: 0,74.
29 Какова температура кристаллизации раствора, содержащего 84,9 г NaNO3 в 1000 г воды? Давление пара раствора составляет 17,02 мм рт. ст., а давление пара воды при той же температуре -17,54 мм рт. ст. Ответ: -3,160С.
30. Вычислить осмотическое давление при 18,50С раствора, в 5 л которого содержится 62,4 г CuSO4∙5H2O. Кажущаяся степень диссоциации соли в растворе 0,38. Ответ: 1,65 атм.
Таблица А1 Варианты заданий для самостоятельной работы
|
Номер варианта |
Номера задач |
|||||||||
|
10.1 |
10.2 |
10.3 |
10.4 |
10.5.1 |
10.5.2 |
10.5.3 |
10.6 |
|||
|
1 |
1 |
1 |
1 |
31 |
1 |
1 |
1 |
1 |
31 |
1 |
|
2 |
2 |
2 |
2 |
32 |
2 |
2 |
2 |
2 |
32 |
2 |
|
3 |
3 |
3 |
3 |
33 |
3 |
3 |
3 |
3 |
33 |
3 |
|
4 |
4 |
4 |
4 |
34 |
4 |
4 |
4 |
4 |
34 |
4 |
|
5 |
5 |
5 |
5 |
35 |
5 |
5 |
5 |
5 |
35 |
5 |
|
6 |
6 |
6 |
6 |
36 |
6 |
6 |
6 |
6 |
36 |
6 |
|
7 |
7 |
7 |
7 |
37 |
7 |
7 |
7 |
7 |
37 |
7 |
|
8 |
8 |
8 |
8 |
38 |
8 |
8 |
8 |
8 |
38 |
8 |
|
9 |
9 |
9 |
9 |
39 |
9 |
9 |
9 |
9 |
39 |
9 |
|
10 |
10 |
10 |
10 |
40 |
10 |
10 |
10 |
10 |
40 |
10 |
|
11 |
11 |
11 |
11 |
41 |
11 |
11 |
11 |
11 |
41 |
11 |
|
12 |
12 |
12 |
12 |
42 |
12 |
12 |
12 |
12 |
42 |
12 |
|
13 |
13 |
13 |
13 |
43 |
13 |
13 |
13 |
13 |
43 |
13 |
|
14 |
14 |
14 |
14 |
44 |
14 |
14 |
14 |
14 |
44 |
14 |
|
15 |
15 |
15 |
15 |
45 |
15 |
15 |
15 |
15 |
45 |
15 |
|
16 |
16 |
16 |
16 |
46 |
16 |
16 |
16 |
16 |
46 |
16 |
|
17 |
17 |
17 |
17 |
47 |
17 |
17 |
17 |
17 |
47 |
17 |
|
18 |
18 |
18 |
18 |
48 |
18 |
18 |
18 |
18 |
48 |
18 |
|
19 |
19 |
19 |
19 |
49 |
19 |
19 |
19 |
19 |
49 |
19 |
|
20 |
20 |
20 |
20 |
50 |
20 |
20 |
20 |
20 |
50 |
20 |
|
21 |
21 |
21 |
21 |
51 |
21 |
21 |
21 |
21 |
51 |
21 |
|
22 |
22 |
22 |
22 |
52 |
22 |
22 |
22 |
22 |
52 |
22 |
|
23 |
23 |
23 |
23 |
53 |
23 |
23 |
23 |
23 |
53 |
23 |
|
24 |
24 |
24 |
24 |
54 |
24 |
24 |
24 |
24 |
54 |
24 |
|
25 |
25 |
25 |
25 |
55 |
25 |
25 |
25 |
25 |
55 |
25 |
|
26 |
26 |
26 |
26 |
56 |
26 |
26 |
26 |
26 |
56 |
26 |
|
27 |
27 |
27 |
27 |
57 |
27 |
27 |
27 |
27 |
57 |
27 |
|
28 |
28 |
28 |
28 |
58 |
28 |
28 |
28 |
28 |
58 |
28 |
|
29 |
29 |
29 |
29 |
59 |
29 |
29 |
29 |
29 |
59 |
29 |
|
30 |
30 |
30 |
30 |
60 |
30 |
30 |
30 |
30 |
60 |
30 |
Таблица В1 Растворимость некоторых неорганических соединений в воде
|
Формула |
Точная формула |
Растворимость безводной соли, г на 100 г воды, при температуре, 0С |
|||||||
|
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
100 |
||
|
AgNO3 |
- |
222 |
300 |
376 |
445 |
525 |
- |
669 |
952 |
|
AlCl3 |
6Н2О |
45,9 |
46,6 |
47,3 |
- |
48,1 |
- |
48,6 |
49,0 |
|
Al(NO3)3 |
9Н2О |
73 |
81 |
89 |
96 |
108 |
120 |
- |
- |
|
Al2(SO4)3 |
18Н2О |
36,2 |
40,4 |
45,7 |
52,2 |
59,2 |
66,2 |
73,1 |
89,0 |
|
BaCl2 |
2 Н2О |
35,7 |
38,2 |
40,7 |
43,6 |
46,4 |
49,4 |
52,4 |
58,8 |
|
Ba(NO3)2 |
Н2О |
67,5 |
- |
101,2 |
- |
141,9 |
- |
205,8 |
300 |
|
Ca(NO3)2 |
4Н2О |
129,3 |
152,6 |
196 |
- |
- |
- |
- |
- |
|
CaSO4 |
2Н2О |
- |
0,209 |
0,209 |
0,205 |
- |
0,197 |
- |
0,162 |
|
CuCl2 |
2Н2О |
72,7 |
77,3 |
80,8 |
84,2 |
87,6 |
92,3 |
96,1 |
110 |
|
Cu(NO3)2 |
3Н2О |
- |
- |
163,1 |
171,8 |
181,8 |
194,1 |
207,8 |
247,3 |
|
CuSO4 |
5Н2О |
20,7 |
25,0 |
28,5 |
33,3 |
40,0 |
47,1 |
55,0 |
75,4 |
|
FeCl2 |
4Н2О |
- |
73,0 |
77,0 |
82,5 |
88,7 |
- |
100 |
- |
|
FeCl3 |
6Н2О |
91,9 |
106,8 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
Fe(NO3)3 |
6Н2О |
83,0 |
- |
- |
- |
166,6 |
- |
- |
- |
|
FeSO4 |
7Н2О |
26,5 |
32,9 |
40,2 |
48,6 |
- |
- |
- |
- |
|
H2S |
- |
0,447 |
0,358 |
0,86 |
- |
- |
- |
- |
- |
|
K2CO3 |
2Н2О |
110,5 |
113,7 |
116,9 |
121,3 |
126,8 |
133,5 |
139,8 |
155,7 |
|
KBr |
- |
65,5 |
70,6 |
75,5 |
80,2 |
85,1 |
90,0 |
95,0 |
104 |
|
KCl |
- |
34,0 |
37,0 |
40,0 |
42,6 |
45,5 |
48,1 |
51,1 |
56,7 |
|
KNO3 |
- |
31,6 |
45,8 |
63,9 |
85,5 |
110 |
138 |
169 |
246 |
|
K2SO4 |
- |
11,11 |
12,97 |
64,0 |
- |
83,2 |
- |
106,6 |
- |
|
MgCl2 |
6 Н2О |
54,5 |
- |
57,5 |
- |
61,0 |
- |
66,0 |
73,0 |
|
Mg(NO3)2 |
6 Н2О |
70,1 |
74,8 |
78,9 |
84,5 |
91,2 |
- |
106,2 |
- |
|
MgSO4 |
6 Н2О |
44,5 |
45,4 |
- |
50,4 |
55,0 |
59,0 |
64,2 |
73,9 |
|
NH4Cl |
- |
37,2 |
41,4 |
45,8 |
50,4 |
55,2 |
60,2 |
65,6 |
77,3 |
|
NH4NO3 |
- |
193 |
242 |
294 |
344 |
421 |
499 |
580 |
971 |
|
(NH4)2SO4 |
- |
75,4 |
78,0 |
81,0 |
- |
88,0 |
- |
95,3 |
103,3 |
|
Na2CO3 |
Н2О |
- |
50,5 |
48,5 |
- |
46,4 |
46,2 |
45,8 |
45,5 |
|
NaCl |
- |
36,0 |
36,3 |
36,6 |
37,0 |
37,3 |
37,8 |
38,4 |
39,8 |
|
NaNO3 |
- |
88 |
96 |
104 |
114 |
124 |
- |
148 |
180 |
|
Na2SO4 |
- |
- |
50,4 |
48,8 |
46,7 |
45,3 |
44,1 |
43,7 |
42,5 |
|
Примечание - Количество кристаллизационной воды в твердой фазе, находящейся в равновесии с насыщенным раствором. |
|||||||||
Таблица В2 ЭБУЛИОСКОПИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ НЕКОТОРЫХ
РАСТВОРИТЕЛЕЙ (Э)
|
Растворитель |
tкип., 0С |
Э |
Растворитель |
tкип.,0С |
Э |
|
Анилин |
184,4 |
3,69 |
Серы двуокись |
-10,0 |
1,45 |
|
Ацетон |
56,0 |
1,5 |
Уксусная кислота |
118,4 |
3,1 |
|
Бензол |
80,2 |
2,57 |
Фенол |
181,2 |
3,6 |
|
Вода |
100,0 |
0,516 |
Хлороформ |
61,2 |
3,88 |
|
Диэтиловый эфир |
34,5 |
~2,0 |
Четыреххлористый углерод |
76,7 |
5,3 |
|
Метилацетат |
57,0 |
2,06 |
Этилацетат |
77,2 |
2,79 |
|
Метиловый спирт |
64,7 |
0,84 |
Этилен бромистый |
131,5 |
6,43 |
|
Нитробензол |
210,9 |
5,27 |
Этиловый спирт |
78,3 |
~1,0 |
|
Пиридин |
115,4 |
2,69 |
|
|
|
|
Сероуглерод |
46,3 |
2,29 |
|
|
|
|
Э – эбулиоскопическая константа (молярное повышение точки кипения раствора); tкип. – точка кипения чистого растворителя, °С |
|||||
Таблица В3 Криоскопические константы Некоторых
растворителей (Ккр.)
|
Растворитель |
tзам., °С |
Ккр. |
Растворитель |
tзам., °С |
Ккр. |
|
Анилин |
-6 |
5,87 |
Серная кислота |
10,5 |
6,17 |
|
Бензол |
5,5 |
5,1 |
n - Толуидин |
43 |
5,2 |
|
Вода |
0 |
1,85 |
Уксусная кислота |
16,65 |
3,9 |
|
1,4 – Диоксан |
12 |
4,7 |
Фенол |
41 |
7,3 |
|
Камфора |
178,4 |
39,7 |
Циклогексан |
6,5 |
20,2 |
|
n- Ксилол |
13,2 |
4,3 |
Четыреххлористый углерод |
-23 |
29,8 |
|
Муравьиная кислота |
8,4 |
2,77 |
Этилен бромистый: |
|
|
|
Нафталин |
80,1 |
6,9 |
сухой |
9,98 |
12,5 |
|
Нитробензол |
5,7 |
6,9 |
влажный |
8,0 |
11,8 |
|
Пиридин |
-42 |
4,97 |
|
|
|
|
Ккр. –криоскопическая константа (молярное понижение точки кристаллизации раствора); tзам. – точка замерзания чистого растворителя, °С |
|||||