Температура замерзания и кипения растворов

Неэлектролитов. Второй закон Рауля.

Пример 1. Определение температуры кипения и замерзания раствора неэлектролита.

Определите температуру кипения и замерзания раствора, содержащего 1 г нитробензола C₆H₅NO₂ в 10 г бензола. Эбулиоскопическая и криоскопическая константы бензола соответственно равны 2,57 и 5,1ºС. Температура кипения чистого бензола 80,2ºС, температура замерзания – 5,4ºС.

Решение.

 По закону Рауля следует, что

Δt_зам= ; Δt_кип= ,

где Δ t _зам и Δ t _кип – соответственно понижение температуры замерзания и повышение температуры раствора; K _к и K _э – соответственно криоскопическая и эбуллиоскопическая константы растворителя; g – масса растворённого вещества, г; G – масса растворителя, г; M_r – молекулярная масса растворённого вещества; M_r (C₆H₅NO₂) = 123,11.

Повышение температуры кипения раствора нитробензола в бензоле:

Δ t _кип= =2,09 ºС.

Температура кипения раствора: t _кип = 80,2 + 2,09 = 82,29 ºС.

Понижение температуры замерзания раствора нитробензола в бензоле:

Δ t _зам =  = 4,14 ºС.

Температура замерзания раствора: Δ t _зам = 5,4 – 4,14 = 1,26 ºС.

 

Пример 2. Вычисление молекулярной массы неэлектролита по повышению температуры кипения раствора.

Раствор камфоры массой 0,552 г в 17 г эфира кипит при температуре на 0,461 ºС выше, чем чистый эфир. Эбуллиоскопическая константа эфира 2,16ºС. Определите молекулярную массу камфоры.

Решение.

Молекулярную массу камфоры определяем, пользуясь соотношением

M _r  =  =  = 155,14.

Молекулярная масса камфоры равна 155,14.

 

Задачи для самостоятельного решения

142. Массовая доля глюкозы C₆H₁₂O₆ равна 10%. Определите температуру кипения водного раствора глюкозы. К_э(Н₂О) = 0,516       Ответ: 100,32 ºС

143. Рассчитайте молекулярную массу серы S в растворе, если раствор, содержащий 0,162 г серы в 20 г бензола С₆Н₆, кипит при температуре на 0,081ºС выше, чем чистый бензол. К_э(С₆Н₆) = 2,57                                     Ответ: 256,0

144. Температура кипения эфира равна 35,60ºС и K_э = 2,16ºС. Определите температуру кипения раствора 1 г нафталина C₁₀H₈ в 20 г эфира.   Ответ: 35,44 ºС

145. Вычислите молекулярную массу неэлектролита, если раствор 1,05 г неэлектролита в 30 г воды замерзает при –0,7ºС. К_к(Н₂О) = 1,85   Ответ: 92,5

146. Определите температуру замерзания раствора неэлектролита, содержащего 2,02×10²³ молекул 1 л воды? К_к(Н₂О) = 1,85                          Ответ: –0,62 ºС

147. Рассчитайте молекулярную массу камфоры, если понижение температуры замерзания раствора 0,052 г камфоры в 26 г бензола С₆Н₆ равно 0,067ºС .

К_к(С₆Н₆) = 5,1                                                                           Ответ: 152,2

148. Вычислите температуру замерзания раствора, который содержит 20 г сахара C₁₂H₂₂O₁₁ в 400 г воды. К_к(Н₂О) = 1,85                                   Ответ: –0,27ºС

149. К_к(Н₂О) = 1,85. Вычислите количество этиленгликоля C₂H₄(OH)₂, которое необходимо прибавить на каждый килограмм воды для приготовления антифриза с точки замерзания  –15ºС.                                                  Ответ: 502,8 г

150. Чистый ацетон СН₃СОСН₃ кипит при 56,0ºС. Раствор, состоящий из 9,2 г глицерина C₃H₅(OH)₃ и 400 г ацетона, кипит при 56,38ºС. Вычислите эбулиоскопическую константу ацетона.                                                Ответ: 1,52ºС

151. К_к(Н₂О) = 1,85. При какой температуре будет замерзать раствор, содержащий в 4 л H₂O 500 г этиленгликоля C₂H₄(OH)₂?                       Ответ: –3,73ºС

152. Раствор, содержащий 0,2 г некоторого вещество в 26 г бензола С₆Н₆, замерзает при температуре на 0,318 ºС ниже, чем чистый бензол. Массовые доли углерода, водорода и серы, входящих в состав вещества, соответственно равны 39,34, 8,20 и 52,46%. Определите формулу этого вещества.             Ответ: C₄H₁₀S₂

153. Чему равна температура замерзания приготовленного антифриза, если  для приготовления антифриза на 30 л взято 9 л глицерина C₃H₅(OH)₃? Плотность глицерина 1261 кг/м³.                                                              Ответ: −7,6°С

154. Массовая доля этилового спирта в водном растворе C₂H₅OH ω = 25%. При какой температуре будет замерзать этот раствор.                  Ответ: −13,4°С

155. Сколько атомов входит в состав молекулы иода I_n, находящегося в растворенном состоянии в растворе, состоящем из 9,2 г иода и 100 метилового спирта СН₃ОН, который закипает при 65,0ºС? Температура кипения спирта 64,7ºС, а его эбуллиоскопическая константа K _э = 0,84ºС.                                     Ответ: I₂

156. Температура замерзания чистого бензола С₆Н₆ 5,40ºС. Какая масса нафталина C₁₀H₈ находится в 8 кг бензола, если этот раствор замерзает при 3,45ºС?

Ответ: 392 г