неорганика. Методические указания содержат теоретические сведения по основным разделам курсов Общая и неорганическая химия
![]()
|
Свойства растворов неэлектролитовТеоретические сведенияНеобходимо вспомнить закон Рауля применительно к разбавленным растворам. Мы знаем, что давление насыщенного пара каждой жидкости есть величина постоянная для данной температуры. При растворении в жидкости какого-либо нелетучего вещества давление пара жидкости понижается. Таким образом, давление пара раствора всегда ниже давления пара чистого растворителя при той же температуре. Разность между числовыми значениями давления пара чистого растворителя и давления пара раствора называется обычно понижением давления пара растворителя над раствором. Это можно выразить формулой ![]() В 1887 году французский физик Рауль на основании многочисленных опытов с растворами различных твёрдых веществ и нелетучих жидкостей установил следующий закон:относительное понижение давления насыщенного пара над раствором по сравнению с чистым растворителем прямо пропорционально мольной доле растворённого вещества. Зависимость между понижением давления пара и количеством растворённого вещества может быть выражена в математической форме. Обозначим давление чистого растворителя через pо, понижение давления пара через ![]() ![]() Измерением понижение давления пара раствора можно пользоваться для определения молекулярной массы растворённых веществ. Однако на практике обычно применяется другой, более удобный метод, основанный на измерении понижения температуры замерзания или повышения температуры кипения раствора. Все чистые вещества характеризуются строго определённой температурой замерзания. Так, чистая вода при нормальном атмосферном давлении замерзает при 0 ºС, бензол при +5,5 ºС. Эти температуры сохраняются неизменными до тех пор, пока вся жидкость не замёрзнет или не превратится в пар. Иначе обстоит дело с растворами. Присутствие растворённого вещества понижает точку (или температуру) замерзания растворителя (повышает температуру кипения), и тем сильнее, чем концентрированнее раствор. Поэтому растворы замерзают при более низких температурах, чем чистые растворители, а кипят – при более высоких температурах. ![]() ![]() Изучая замерзание и кипение растворов, Рауль установил, что для разбавленных растворов неэлектролитов повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания пропорциональны моляльной концентрации раствора ![]() ![]() где Сm – моляльная концентрация; E и K – эбулиоскопическая и криоскопическая постоянные [(˚С·кг)/моль], зависящие только от природы растворителя и не зависящие от природы растворенного вещества. Эбулиоскопическая постоянная показывает на сколько повысится температура кипения раствора, если в 1 кг растворителя растворить 1 моль вещества. Криоскопическая постоянная показывает на сколько понизится температура замерзания раствора, если в 1 кг растворителя растворить 1 моль вещества. Задачи 166. (Р.452) Вычислите осмотическое давление раствора, в литре которого содержится 0,2 моль неэлектролита: а) при 0 °С; б) при 18 °С. Ответ: 4,54 × 105 Па; 4,84 × 105 Па. 167. (Р.453) Рассчитайте осмотическое давление раствора неэлектролита, содержащего 1,52 × 1023 молекул его в 0,5 л раствора при 0 и при 30 °С. Ответ: 11,35 × 105 Па; 12,60 × 105 Па. 168. (Р.455) Найдите осмотическое давление при 0 °С для раствора, содержащего в 1 л 18,4 г глицерина С3Н8О3. Ответ: 4,54 × 105 Па. 169. (Р.456) В 1 л раствора при 25 °С содержится 6,84 г сахара С12Н22О11 и 1,38 г этилового спирта С2Н5ОН. Каково осмотическое давление раствора? Ответ: 12,39 × 104 Па. 170. (Р.459) Осмотическое давление раствора, содержащего в 1 л 3,2 г неэлектролита, равно 2,42 × 105 Па при 20 °С. Вычислите молекулярную массу неэлектролита. Ответ: 32,2. 171. (Р.460) Молекулярная масса неэлектролита равна 123,11. Какая масса неэлектролита должна содержаться в 1 л раствора, чтобы раствор при 20 °С имел осмотическое давление, равное 4,56 × 105 Па? Ответ: 23,04 г. 172. (Р.462) Осмотическое давление раствора, содержащего в 1л 72 г маннита, равно 9,00 × 105 Па при 0 °С. Найдите формулу маннита, если массовые доли углерода, водорода и кислорода, входящего в его состав, соответственно равны 39,56; 7,69 и 52,75 %. Ответ: С6Н14О6. 173. (Р.463) Какую массу метилового спирта СН3ОН должен содержать 1 л раствора, чтобы его осмотическое давление было таким же, как и раствора, содержащего в 1 л при той же температуре 9 г глюкозы С6Н12О6? Ответ: 1,6 г. 174. (Р.464) Определите, будут ли при одной и той же температуре изотоническими (с одинаковым осмотическим давлением) водные растворы сахара C12H22O11 и глицерина С3Н8О3, если массовые доли этих веществ в растворах 3 %. Плотности растворов принять равными 1. 175. (Р.465) Раствор, содержащий 3,2 г СН3ОН в 1 л воды при 18 °С, изотоничен с раствором анилина C6H5NH2. Какая масса анилина содержится в 1 л раствора? Ответ: 9,3 г. 176. (Р.466) Осмотическое давление раствора, объем которого 3 л, при 10 °С равно 1,2 × 105 Па. Какова молярная концентрация этого раствора? Ответ: 0,05 моль/л. 177. (Р.467) Давление пара воды при 30 °С составляет 4245,2 Па. Какую массу сахара C12H22O11 следует растворить в 800 г воды для получения раствора, давление пара которого на 33,3 Па меньше давления пара воды? Вычислите массовую долю (%) сахара в растворе. Ответ: 13,0 %. 178. (Р.469) Давление пара эфира при 30 °С равно 8,64 × 104 Па. Какое количество неэлектролита надо растворить в 50 моль эфира, чтобы понизить давление пара при данной температуре на 2666 Па? Ответ: 1,6 моль. 179. (Р.470) Понижение давления пара над раствором, содержащим 0,4 моль анилина в 3,04 кг сероуглерода, при некоторой температуре равно 1003,7 Па. Давление пара сероуглерода при той же температуре 1,0133 × 105 Па. Вычислите молекулярную массу сероуглерода. Ответ: 76,0. 180 (Р.471) При некоторой температуре давление пара над раствором, содержащим 62 г фенола С6Н5ОН в 60 моль эфира, равно 0,507 × 105 Па. Найдите давление пара эфира при этой температуре. Ответ: 0,51 × 105 Па. 181. (Р.473) Определите давление пара растворителя над раствором, содержащим 1,212 × 1023 молекул неэлектролита в 100 г воды при 100 °С. Давление пара воды при 100 °С равно 1,0133 × 105 Па. Ответ: 0,89 × 105 Па. 182 (Р.475) Давление водяного пара при 65 °С равно 25 003 Па. Определите давление водяного пара над раствором, содержащим 34,2 г сахара C12H22O11 в 90 г воды при этой температуре. Ответ: 2,45 × 104 Па. 183. (Р.479) Давление пара над раствором 10,5 г неэлектролита в 200 г ацетона равно 21854,40 Па. Давление пара ацетона (СН3)2СО при этой температуре равно 23939,35 Па. Найдите молекулярную массу неэлектролита. Ответ: 32,0. 184. (Р.480) Массовая доля неэлектролита в водном растворе 63 %. Рассчитайте молекулярную массу этого неэлектролита, если при 20 °С давление водяного пара над раствором равно 1399,40 Па. Давление паров воды при данной температуре равно 2335,42 Па. Ответ: 46,0. 185. (Р.483) Раствор, содержащий 0,162 г серы в 20 г бензола, кипит при температуре на 0,081° выше, чем чистый бензол. Рассчитайте молекулярную массу серы в растворе. Сколько атомов содержится в одной молекуле серы? Ответ: 256,0. 186. (Р.484) Определите температуру кипения раствора 1 г нафталина С10Н8 в 20 г эфира, если температура кипения эфира равна 35,60 °С и КЭ = 2,16°С. Ответ: 35,44 С. 187. (Р.485) Раствор 1,05 г неэлектролита в 30 г воды замерзает при –0,7 °С. Вычислите молекулярную массу неэлектролита. Ответ: 92,5. 188. (Р.486) Какова температура замерзания раствора неэлектролита, содержащего 2,02 × 1023 молекул 1 л воды? Ответ: –0,62 С. 189. (Р.488) Понижение температуры замерзания раствора 0,052 г камфоры в 26 г бензола равно 0,067°. Рассчитайте молекулярную массу камфоры. Ответ: 152,2. 190. (Р.491) Для приготовления антифриза на 30 л взято 9 л глицерина С3Н6(ОН)3. Чему равна температура замерзания приготовленного антифриза? Плотность глицерина 1261 кг/м3. Ответ: –7,6 С. 191. (Р.492) Раствор, состоящий из 9,2 глицерина С3Н5(ОН)3 и 400 г ацетона, кипит при 56,38 °С. Чистый ацетон кипит при 56,0 °С. Вычислите эбулиоскопическую константу ацетона. Ответ: 1,52 С. 192. (Р.494) Раствор, состоящий из 9,2 г иода и 100 метилового спирта, закипает при 65,0 °С. Сколько атомов входит в состав молекулы иода, находящегося в растворенном состоянии? Температура кипения спирта 64,7 °С, а его эбулиоскопическая константа КЭ = 0,84 °С. 193. (Г.382) При какой температуре осмотическое давление раствора, содержащего в 1 л 45 г глюкозы C6H12O6, достигнет 607,8 кПа? Ответ: 19,4 С. 194. (Г.385) Вычислите осмотическое давление 25%-ного раствора сахара при 15°С ( = 1,105). Ответ: 1930 кПа. 195 (Г.386) Сколько граммов глюкозы C6H12O6 содержится в 200 мл раствора, осмотическое давление которого при 37 °С составляет 810,4 кПа? Ответ: 11,3 г. 196. (Г.387) Осмотическое давление раствора, в 250 мл которого содержится 0,66 г мочевины, равно 111,1 кПа при 33 °С. Вычислите молекулярную массу мочевины. Ответ: 60,4 а.е.м. 197. (Г.388) Осмотическое давление некоторого раствора при –3 °С составляет 2735 кПа. При какой температуре осмотическое давление достигнет 3040 кПа? Ответ: 27,0 С. 198. (Г.389) Раствор, 1 мл которого содержит 0,0405 г некоторого растворенного вещества, изотоничен с 0,225 М раствором сахара. Вычислите молекулярную массу растворенного вещества. Ответ: 180 а.е.м. 199. (Г.395) Давление пара воды при 10°С составляет 1228 Па. В каком количестве воды следует растворить 23 г глицерина C3H8O3 для получения раствора, давление пара которого составляет 1200 Па при той же температуре? Вычислите процентное содержание глицерина в растворе. Ответ: 193 г, 10,7 %. 200. (Г.396) При 0 °С давление пара эфира (C2H5)2O составляет 2465 Па. Найдите для той же температуры: а) давление пара 5%-ного раствора анилина C6H5NH2 в эфире; б) давление пара 10%-ного раствора бензойной кислоты C6H5COOH в эфире. Ответ: а) 2,37 кПа; б) 2,31 кПа. 201. (Г.397) Вычислите процентное содержание глюкозы в водном растворе, если понижение давления пара составляет 2,5% от давления пара чистого растворителя. Найдите соотношение между числом молей растворенного вещества и растворителя. Ответ: 20,4 %, 39 : 1. 202. (Г.399) Осмотическое давление водного раствора глицерина C3H8O3 составляет при 0 °С 567,3 кПа. Приняв плотность раствора равной единице, вычислите давление пара раствора при 0 °С, если давление пара воды при той же температуре составляет 610,6 Па. Ответ: 608 Па. 203. (Г.404) В каком количестве воды следует растворить 23 г глицерина C3H8O3, чтобы получить раствор с температурой кипения 100,104°С? Ответ: 1250 г. 204. (Г.407) Раствор, содержащий 5,4 г вещества – неэлектролита в 200 г воды, кипит при 100,078°С. Вычислите молекулярную массу растворенного вещества. Ответ: 180 г/моль. 205. (Г.408) Температура кипения ацетона 56,1 °С, а его эбулиоскопическая константа равна 1,73 °С. Вычислите температуру кипения 8%-ного раствора глицерина C3H8O3 в ацетоне. Ответ: 57,7 С. 206. (Г.411) Вычислите температуру кристаллизации 10%-ного раствора глицерина C3H8O3 в воде. Ответ: –2,25 С. 207. (Г.412) Вычислите процентное содержание сахара C12H22О11 в водном растворе, температура кристаллизации которого –0,41° С. Ответ: 7 %. 208. (Г.415) В каком количестве воды следует растворить 0,5 мг глицерина C3H8O3 для получения раствора с температурой кристаллизации –3°С? Ответ: 3,37 кг. 209. (Г.417) Раствор сахара в воде показывает повышение температуры кипения на 0,312 °С. Вычислите величину понижения температуры кристаллизации этого раствора. Ответ: 1,116 С. 210. (Г.420) Давление пара водного раствора глицерина составляет 98% от давления пара воды при той же температуре. Вычислите процентное содержание глицерина в растворе и температуру кристаллизации раствора. Ответ: 9,4 %, –2,11 С. |