Семинар по теме «Растворы» № 2

1. Зависимость давление пара магния над раствором Mg – Pb, содержащим 4,2% магния от температуры описывается уравнением

, а над чистым магнием

Определите  ; .

Вычтем из первого уравнения второе:

Ответ: = -23,93 кДж/моль;  = 9,69 Дж/моль К.

2. Температура замерзания чистого бензола 278,500 К, а температура замерзания раствора, содержащего 0,2242 г камфары и 30, 55 г бензола равна 278,254 К. Криоскопическая постоянная бензола 5,16 К. Определите молекулярную массу камфары.

 

В данной задаче нужно быть крайне внимательным с размерностями, а также помнить, что минимальная молярная масса вещества составляет 2 г/моль.

 

Ответ: 154 г/моль.

3. Температура замерзания разбавленного водного раствора тростникового сахара 272,171 К. Давление пара чистой воды при этой температуре 568,6 Па, а теплота плавления льда 6029 Дж/моль. Вычислите давление пара растворителя над раствором.

За компонент «1» примем воду, за компонент «2» - сахар.

Найдём криоскопическую постоянную для воды:

В размерности криоскопической постоянной часто опускают кг/моль.

Переведём моляльность растворённого вещества в мольную долю:

Запишем закон Рауля:

 

Ответ: К = 1,85 К; m₂ = 0,448 моль/кг р-ля; x₂ = 0,0081; P₁ = 564 Па.

4. Рассчитайте осмотическое давление 0,01 молярного раствора Na₂SO₄ при 300 К. Кажущаяся степень диссоциации α = 0,88.

Кажущаяся степень диссоциации – степень диссоциации в гипотетическом процессе диссоциации, при котором электролит либо диссоциирует по всем ступеням, либо ни по одной, а количество образованных ионов равно количеству в реальном растворе.

 

Ответ: i = 2,76; π = 6,884 * 10⁴ Па = 0,68 атм.

5. При температуре 273 К для водных растворов константа Генри для кислорода равна 1,91 * 10⁷ Па, а для азота 4,09 * 10⁷ Па. В воздухе мольная доля кислорода 0,2. Какова растворимость в воде азота и кислорода при общем давлении воздуха 10⁵ Па.

За x_i обозначим мольную долю i-го компонента в жидкости, а за y_i – в паровой фазе.

Запишем закон Генри и закон Дальтона:

 

Ответ: Х_О2 = 1,05 * 10^-3; X_N2 = 1,96 * 10^-3.

6. В системе ацетон – эфир при 30 ºС при мольной доле ацетона в растворе 0,5 парциальное давление ацетона над раствором составляет 168 мм рт. ст. Давление насыщенного пара чистого ацетона 283 мм рт. ст. Константа Генри для ацетона 588 мм рт. ст. Найти а_ац; γ_ац 2-мя различными способами.

Запишем закон Рауля:

 

Запишем закон Генри:

Получились принципиально разные значения. Необходимо учесть, что закон Генри выполняется вблизи чистого растворителя, поэтому величина определённая по закону Генри при мольной доле растворённого вещества = 0,5 не имеет смысла.

Ответ: по закону Рауля а_ац = 0,5936; γ_ац = 1,187; по закону Генри а_ац = 0,2857; γ_ац = 0,5714.