В задачах 620–634 вычислить осмотическое давление водных растворов неэлектролитов

№ Задачи	Неэлектролит	Содержание	Объем раствора	Температура	Формула
	–	0,2 моль	1л
	–	0,15 моль	2л
	–	0,02 моль	-
	–	0,04 моль	-
	сахар	91 г	1л		C12H22O11
	глицерин	46г	3л		С3H5(OH)3
	сахар	68,4г	3л		C12H22O11
	анилин	3,72г	1л		C6H5NH2
	глицерин	0,736г	0,4л		С3H5(OH)3
	глюкоза	90,08г	4л		C6H12O6
	сахар	3%	-		C12H22O11
	глицерин	3%	-		С3H5(OH)3
	метиловый спирт	3г	1л		CH3OH
	фенол	0,1г	2л		C6H5OH
	глюкоза	63г	1,4л		C6H12O6

В задачах 635–648 вычислить молярную массу растворенного вещества по следующим данным:

№ задачи	Масса растворенного вещества, г	Объем раствора	Температура	Осмотическое давление раствора
	0,55 0,7 0,046 3,04 4,88 0,4 6,34 3,2 2,0 6,33 2,3 2,8 2,5	500 мл 250 мл 100мл 600 мл 2 л 1 л 1 л 1л 0,5л 1л 100 мл 0,1л 0,2л 5л		170,2 мм рт. ст 0,2 атм 0,112 атм 510,7 мм рт. ст 385,3 мм рт. ст 0,28 атм 3,55·10^5Па 2,42·10^5Па 0,51·10^5Па 9·10^5Па 243,4 кПа 618,5 кПа 0,7 кПа 0,23·10^5Па

 

(1мм рт. ст. = 133,3 Па; 1атм. = 1,01325∙10⁵ Па = 101,325 КПа) .

 

В задачах 649–661 вычислить температуру замерзания и кипения растворов

№ задачи	Неэлектролит	Растворитель
название	формула	содержание	название	содержание
	Нафталин Нафталин Сахар Глицерин Спирт этиловый Этиленгликоль Сахароза Нитробензол Глюкоза Нафталин Антифриз Сахароза Нафталин	C10H8 C10H8 C12H22О11 C3H5(ОH)3 C2H5ОH   C2H4(ОH)2 C12H22О11 C6H5NO2 C6H12О6 C10H8 C2H4(ОH)2 C12H22О11 C10H8	1,05 г 0,2г 20г 9л;r= 1261 кг/см^3 25%   500г 4,57 г 1г 10% 0,628г 35г 50% 4г	Вода Бензол Вода Вода Вода   Вода Вода Бензол Вода Хлороформ Вода Вода Бензол	30 г 26 г 400 г 30 л -   4 л 100 г 10 г - 20 г 100 г - 100 г

 

 

В задачах 662–677 вычислить молярную массу растворенного ве­щества по понижению температуры замерзания растворов

№ задачи	Растворенное вещество	Растворитель	Dt	Температура замерзания р-ра, °С
Название	Масса, г	Название	Масса, г
	Сера Камфора Неэлектролит Нафталин Неэлектролит   Сера Спирт Спирт Неэлектролит Этиловый спирт Нафталин Мочевина Нафталин Вещество Неэлектролит Фосфор	0,162 0,052 0,2   3,24 15% 6,55 1,05 8,74   0,0152 0,1 0,1155	Бензол Бензол Бензол Вода Диэтиловый эфир Бензол Вода Вода Вода Вода   Камфора Вода Бензол Вода Камфора Бензол	0,2568 19,03	0,081 0,067 0,318   0,453   0,81   0,2	-1,45   -10,26 -0,53 -0,7 -0,354   156,5 -3,72 3,45 0,103   5,15

 

В задачах 678–693 вычислить молярную массу растворенного вещества по повышению температуры кипения растворов

№ задачи	Растворенное вещество	Растворитель	Dt	| темп-pa кип.
название	масса, г	Название	масса, г	р-ра	p-ля
	Антрацен Фосфор Сера Неэлектролит   Иод   Глицерин Фенол   Хлороформ   Сера   Йод Глицерин Неэлектролит Неэлектролит Дифениламин Фосфор Салициловая к-та	0,3027 1,08 5,12 6,4   9,2   9,2 0,94     0,81   12,7 2,3 55,4 0,062 моль 0,2014 0,12 0,781	Уксусная к-а Сероуглерод Бензол Диэтиловый эфир Метиловый спирт Ацетон Этиловый спирт Диэтиловый эфир Бензол Этиловый спирт Ацетон Вода Вода Бензол Сероуглерод Этиловый спирт	28,95           2,5 л 200 мл 20,1	0,182 0,47 4,1 0,74     0,232   0,635   0,081     0,12 0,337	56,38   79,59   56,73 100,16 100,16 80,255	78,3   56,3     80,1

 

Растворы электролитов

При растворении электролита в воде увеличивается общее число частиц, т. к. электролиты диссоциируют на ионы и наблюдается отклонение от законов Вант-Гоффа и Рауля.

Это отклонение характеризуется изотоническим коэффициентом i, который показывает, во сколько раз осмотическое давление р_осм, повышение температуры кипения Dt_кип, понижение температуры замерзания Dt’_зам электролита, найденные экспериментально, больше соответствующих значений (P_осм, Dt_кип, Dt’_зам)для растворов неэлектролитов при той же молярной концентрации или моляльности.

Значение изотонического коэффициента для растворов электролитов больше 1, для растворов неэлектролитов равно 1.

Осмотическое давление для растворов электролитов с учетом изотонического коэффициента

P_осм = i×n×R×T/V=i×T×R × С_М.

2-й закон Рауля для растворов сильных электролитов выражается уравнениями

Dt_кип= i×m₁×К_э×1000/М×m₂ и Dt_зам= i×m₁×К_к×1000/М×m₂.

Изменение общего числа частиц в растворах электролитов характеризуется степенью электролитической диссоциации a.

Степень диссоциации и изотонический коэффициент электролита связаны между собой соотношением

a = i –1 / k-1,

где k – число ионов, образующихся при диссоциации молекулы вещества.

В зависимости от степени диссоциации различают электролиты сильные и слабые. Электролиты, диссоциированные на 30 % и больше, обычно называют сильными, диссоциированные в пределах от 30 до 3 % – электролитами средней силы, еще менее диссоциированные – слабыми электролитами.

Согласно новой электростатической теории электролитов, сильные электролиты в разбавленных растворах нацело диссоциированы на ионы, т.е. степень диссоциации a = 1. Однако степень диссоциации определяется экспериментально и оказывается, как правило, меньше единицы (a < 1). Объясняется это тем, что измеряется всегда не истинная, а кажущаяся степень диссоциации. Так, если a = 0,7, то все молекулы диссоциированы на ионы, но ионы свободны лишь на 70 %, остальные 30 % ионов «связаны» электростатическими взаимодействиями.

Слабые электролиты диссоциируют в растворах не полностью. В их растворах устанавливается равновесие между недиссоциированными мо­лекула и продуктами их диссоциации - ионами.

Степенью диссоциации a электролита называется доля его мо­лекул, подвергшихся диссоциации, т.е. отношение числа молекул, рас­павшихся на ионы, к общему числу растворенных молекул электролита:

,

где n –число молекул, распавшихся на ионы; N – общее число раст­воренных молекул.

В случае электролита АХ устанавливается равновесие

,

константа которого (константа диссоциации) определяется соотношением

.

Для бинарного электролита АХ константа и степень диссоциации свя­заны соотношением (закон разбавления Оствальда):

К_д = С_М × a²/1-a,

где С_м – молярная концентрация электролита, моль/л.

Так как для слабых электролитов степень диссоциации значительно меньше единицы, то для приближенных расчетов можно принять 1 - a» 1. Тогда выражение закона Оствальда упрощается:

К_д = С_М × a², откуда

.

Если в растворе электролита АХ степень его диссоциации равна a, то концентрации ионов А⁺ и в растворе одинаковы и могут быть найдены по формуле [А⁺] = [Х^-] = a × С_М.

Подставив значение a из выражения закона разбавления, находим

[А⁺] = [ ] = .

Задача 697

Раствор, содержащий 2,1 г гидроксида калия в 250 г воды, кристаллизуется при 0,52 °С. Определить кажущуюся степень диссоциации КОН ( = 1,86).

Решение:

Находим понижение температуры замерзания раствора без учета диссоциации электролита (∆t_{зам. выч.}):

Dt_{зам. выч.} = m₁×К_к×1000/М×m₂ = 1,86×2,1×1000/56×250 = 0,28 °С.

Вычисляем изотонический коэффициент:

.

Находим кажущуюся степень диссоциации: КОН = К ⁺ + ОН^– (k = 2),

a = i-1/k-1 = 1,86-1/2-1 = 0,86 или 86 %.

Задача 711

Кажущаяся степень диссоциации карбоната натрия в растворе, содержащем 1,06 г Nа₂СО₃ в 200 г H₂O, равна 0,70. Определить температуру замерзания этого раствора ( = 1,86°).

Решение:

Находим изотонический коэффициент i из формулы

a = i-1/k-1, i = 1+a(k-1).

Na₂CO₃ = 2 Na⁺+ СО₃^2– (k = 3, a = 0,70 в долях единицы, = 106 г/моль),

i=1 + 0,7× (3-1) = 2,4

 

Вычисляем понижение температуры замерзания раствора

,

Dt_{зам р-ра}= Dt_{зам воды} - Dt_зам=0-0,22=-0,22°С.

Задача 722

Раствор, содержащий 10 г хлорида натрия в 100 г воды, кипит при температуре 101,6 ^oC. Определить кажущуюся степень диссоциации NaCl ( = 0,516°).

Решение:

Находим повышение температуры кипения раствора без учета диссоциации электролита (∆t_{кип. выч.}):

^oC,

t_{кип. р-ра} = t_{кип. р-теля} + ∆t_кип; ∆t_{кип. эксп} = 101,6^o – 100^o = 1,6^o.

 

Вычисляем изотонический коэффициент:

.

 

Находим кажущуюся степень диссоциации: NaCl = Na⁺ + Cl^– (k = 2)

или 82 %.

 

Задача 738

Найти степень диссоциации и концентрацию ионов Н⁺ сероводородной кислоты по первой ступени в 0,1М растворе, если константа диссоциации для этой ступени равна 1,1×10^-7.

Решение:

Сероводородная кислота очень слабая, диссо­циирует по уравнению

H₂S = Н⁺ + HS^–.

Используя упрощенное выражение закона разбавления Оствальда, вычисляем степень диссоциации:

;

a = 1,05×10^-3×100 = 0,105 %.

 

Концентрация ионов [Н⁺] = С_м × a = 0,1×1,05×10^–3 = 1,05×10^–4 моль/л.