Студопедия — Температуры кипения и замерзания идеального бинарного раствора
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Температуры кипения и замерзания идеального бинарного раствора






с нелетучим растворённым веществом. Эбуллиоскопия. Криоскопия.

На основе закона Рауля можно установить:

1. изменение температуры кипения раствора по сравнению с температурой чистого растворителя при одинаковом внешнем давлении;

2. изменение температуры замерзания раствора по сравнению с температурой замерзания чистого растворителя при одинаковом внешнем давлении.

Жидкость закипает при той температуре, при которой давление насыщенного пара над ней становится равным внешнему (Р = Рвн).

Так как для раствора с нелетучим растворённым веществом при любой температуре Р всегда меньше, чем Рi0, температура кипения раствора (Ткип) всегла выше, чем температура кипения чистого растворителя (Т ).

Установлено, что Δ Ткип = Ткип - Т пропорционально моляльной (b) концентрации раствора:

Δ Ткип = Е · b, (77)

где Е – коэффициент пропорциональности, называемый эбуллиоскопической постоянной.

Эбуллиоскопическая постоянная не зависит ни от природы растворённого вещества, ни от его концентрации, а определяется свойствами чистого растворителя:

Е = , (78)

где R – универсальная газовая постоянная; Т , - соответственно температура кипения и удельная теплота испарения чистого растворителя.

Для воды Е равна 0, 52 град · кг/моль.

Для раствора, содержащего m2 граммов растворённого вещества, молярной массой М2, в m1 граммах Н2О, моляльность раствора рассчитывается по формуле:

b = . (79)

Тогда температура кипения раствора определяется по формуле:

Ткип = Т + Е , (80)

где Т - температура кипения чистой воды, значения её приведены в справочниках.

Если не известна молярная масса растворённого вещества (М2), то её находят по формуле:

М2 = , (81)

где Δ Ткип = Ткип - Т находят экспериментальным путём.

Метод исследования, основанный на экспериментальном определении температуры кипения раствора, называется эбуллиоскопией. Он применяется при изучении реальных разбавленных растворов.

Любая жидкость замерзает при той температуре, при которой давление насыщенного пара над ней становится равным давлению насыщенного пара над кристаллами.

Очевидно, что температура замерзания раствора (Тз) всегда меньше, чем температура замерзания чистого растворителя (Т ):

Δ Тз = Т - Тз > 0.

Наблюдаемое понижение температуры замерзания раствора по сравнению с температурой замерзания чистого растворителя связано с концентрацией раствора уравнением:

Δ Тз = Кb, (82)

где b – моляльность раствора, К – коэффициент пропорциональности, называемый криоскопической постоянной.

Криоскопическая постоянная не зависит ни от природы растворённого вещества, ни от его концентрации, а определяется свойствами чистого растворителя:

К = , (83)

где Т , - соответственно температура замерзания и удельная теплота плавления чистого растворителя.

Её физический смысл заключается в том, что она численно равна Δ Тз раствора, моляльность которого равна 1 моль на 1 кг растворителя.

Для воды, как наиболее распространённого растворителя,

К = 1, 86 .

Определив опытным путём понижение температуры замерзания раствора и используя формулы (82) и (83), можно рассчитать молекулярный вес растворённого вещества – неэлектролита. Данный метод криоскопии широко применяется в лабораторной практике.

 

Пример 12. Выразить концентрацию водного раствора глицерина С3Н8О3 в весовых процентах, если он замерзает при -0, 52º С.

Решение. Находим понижение температуры замерзания:

Δ Тз = Т - Тз = 0 – (- 0, 52) = 0, 52.

По формуле (82) вычисляем моляльную концентрацию раствора:

b = моль в 1000 г воды.

Мм(С3Н8О3) = 92 г/моль, следовательно, в 1000 г воды содержится 0, 280 моль ∙ 92 г/моль = 25, 76 г глицерина.

Общая масса раствора равна 1000 + 25, 76 = 1025, 76 г глицерина.

Составляем пропорцию:

В 1025, 76 г раствора содержится 25, 76 г глицерина.

В 100 г раствора содержится x г глицерина.

х = 2, 51 %.

 

Пример 13. При какой примерно температуре должен замерзать 40%-ный водный раствор этилового спирта?

Решение. Используя формулы (82) и (79), получаем:

Δ Тз = Кb = К = 1, 86 . .

Δ Тз = Т - Тз, Δ Тз = 0 – 26, 95 = - 26, 95 º С.

 

 

Вариант 1.

7. Вычислить осмотическое давление раствора сахарозы при 0º С, если при 20º С осмотическое давление этого же раствора равно 1, 066·105 Н/м2.

 

8. Вычислить давление пара 20%-ного раствора глюкозы (С6Н12О6) при 25º С. Давление паров воды при данной температуре 3167, 73 Н/м2.

 

9. Определить концентрацию (вес.%) водного раствора глюкозы, если он замерзает при -1º С.

 

Вариант 2.

7. Осмотическое давление раствора неэлектролита при 17º С равно 4, 82∙ 105Н\м2. Определить осмотическое давление этого раствора при 57º С.

 

8. вычислить давление пара раствора 6, 4 г нафталина в 90 г бензола при 20º С. Давление паров бензола при данной температуре 9953, 82 Н/м2.

 

9. Определить концентрацию сахара в растворе (вес.%), если раствор закипает при 100, 5º С.

Вариант 3.

7. Рассчитать молекулярный вес мочевины, если водный раствор, содержащий 0, 368 г мочевины в 200 см3 воды при 20º С, имеет осмотическое давление 74 630 Н/м2.

 

8. В 150 г водного раствора содержится 34, 2 г тростникового сахара С12Н22О11. Вычислить давление пара этого раствора при 30º С, если давление паров воды 4242, 30 Н/м2.

 

9. Какое количество глицерина нужно добавить к 1000 г воды, чтобы раствор не замерзал до -5º С?

Вариант 4.

7. Вычислить осмотическое давление при 25º С водного раствора, содержащего 225 г сахара (С12Н22О11) в 5 л раствора.

 

8. Сколько граммов глицерина С3Н8О3 надо растворить в 90 г воды при 30º С, чтобы понизить давление пара на 266, 5 Н/м2? При 30º С р .

 

9. При какой приблизительно температуре будет замерзать 45%-ный раствор метилового спирта (СН3ОН) в воде?

Вариант 5.

7. Вычислить осмотическое давление 2, 5%-ного раствора тростникового сахара (С12Н22О11) при 27º С. Плотность раствора принять равной единице.

 

8. Какое количество воды следует взять, чтобы, растворив в нём 4, 5 г глицерина при 27º С, понизить давление пара на 399, 7 Н/м2? р .

 

9. Какой из растворов будет замерзать при более низкой температуре, 5%-ный раствор глицерина или 5%-ный раствор глюкозы? Дайте мотивированный ответ, не производя вычислений.

Вариант 6.

7. Осмотическое давление раствора, содержащего в 500 см3 1, 55 г анилина при 21º С, равно 0, 8104·105 Н/м2. Определить молекулярный вес анилина.

 

8. В 200 г раствора нафталина С10Н8 в бензоле С6Н6 содержится 60 г нафталина. Вычислить давление пара данного раствора при 40º С. Давление пара бензола для данной температуры 24144, 6 Н/м2.

 

9. При растворении 6, 48 г серы в 80 г бензола температура кипения последнего повысилась на 0, 81º. Из скольких атомов состоит молекула серы в растворе?

Вариант 7.

7. Определить молекулярный вес растворённого вещества, если раствор, содержащий 12 г растворённого вещества в литре, при 17º С обладает осмотическим давлением, равным 1, 82·105Н/м2.

 

8. В каком количестве бензола С6Н6 нужно растворить 8Ю90 г антрацена С14Н10, чтобы при 20º С давление пара понизилось на 379, 7 Н/м2? р = 9954 Н/м2.

 

9. Имеются 25%-ные водные растворы мочевины, глицерина и фруктозы. в какой последовательности будут закипать эти растворы при постепенном нагревании их? Дать обоснованный ответ, не прибегая к вычислениям.

Вариант 8.

7. Раствор, содержащий 9 г растворённого вещества (неэлектролита) в 250 см3 раствора, обладает осмотическим давлением 4, 56·105Н/м2 при 0º С. Определить молекулярный вес растворённого вещества.

 

8. Сколько граммов нафталина нужно растворить в 100 г бензола при 20º С, чтобы понизить давление пара на 666, 4 Н/м2? р = 9954 Н/м2.

 

9. Сколько граммов глюкозы нужно добавить к 100 г воды, чтобы расвтор закипел при 102, 5º С?

Вариант 9.

7. Сколько граммов этилового спирта (С2Н5ОН) нужно растворить в 200 см3 воды, чтобы осмотическое давление этого раствора при 17º С было равным 2, 026·105 Н/м2.

 

8. Вычислить давление пара 5%-ного раствора анилина С6Н5NH2 в эфире (С2Н5)О при 20º С. Давление пара чистого эфира при этой температуре 58920 Н/м2.

 

9. Температура замерзания чистого бензола 5, 500º С, а раствора, содержащего 0, 2242 г камфоры в 30, 55 г бензола 5, 254º С. Определить молекулярный вес камфоры в бензоле.

Вариант 10.

7. Сколько молей неэлектролита должен содержать 1 л раствора, чтобы осмотическое давление при 0º С равнялось 2, 53∙ 105 Н/м2?

 

8. Определить количество сахара С12Н22О11, растворённого в 270 г воды, если давление пара раствора при 70º С 30 470 Н/м2. Давление пара воды при заданной температуре 31 157, 4 Н/м2.

 

9. Давление пара раствора тростникового сахара в 1000 г воды 100 200 Н/м2 при 100º С. вычислить температуру кипения и осмотическое давление этого раствора при той же температуре. Плотность раствора принять равной 1.

 

 







Дата добавления: 2014-10-22; просмотров: 11242. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Шрифт зодчего Шрифт зодчего состоит из прописных (заглавных), строчных букв и цифр...

Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...

Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Признаки классификации безопасности Можно выделить следующие признаки классификации безопасности. 1. По признаку масштабности принято различать следующие относительно самостоятельные геополитические уровни и виды безопасности. 1.1. Международная безопасность (глобальная и...

Прием и регистрация больных Пути госпитализации больных в стационар могут быть различны. В цен­тральное приемное отделение больные могут быть доставлены: 1) машиной скорой медицинской помощи в случае возникновения остро­го или обострения хронического заболевания...

ПУНКЦИЯ И КАТЕТЕРИЗАЦИЯ ПОДКЛЮЧИЧНОЙ ВЕНЫ   Пункцию и катетеризацию подключичной вены обычно производит хирург или анестезиолог, иногда — специально обученный терапевт...

Принципы резекции желудка по типу Бильрот 1, Бильрот 2; операция Гофмейстера-Финстерера. Гастрэктомия Резекция желудка – удаление части желудка: а) дистальная – удаляют 2/3 желудка б) проксимальная – удаляют 95% желудка. Показания...

Ваготомия. Дренирующие операции Ваготомия – денервация зон желудка, секретирующих соляную кислоту, путем пересечения блуждающих нервов или их ветвей...

Билиодигестивные анастомозы Показания для наложения билиодигестивных анастомозов: 1. нарушения проходимости терминального отдела холедоха при доброкачественной патологии (стенозы и стриктуры холедоха) 2. опухоли большого дуоденального сосочка...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.012 сек.) русская версия | украинская версия