Растворы сильных электролитов

Пример 1. Вычисление изотонического коэффициента раствора сильного электролита по осмотическому давлению раствора.

Осмотическое давление 0,1 н. сульфата цинка ZnSO₄ при 0 ºС равно 1,59×10⁵ Па. Вычислите изотонический коэффициент этого раствора.

Решение.

Изотонический коэффициент i показывает, во сколько раз значения осмотического давления р _осм, повышения температуры кипения Δ t `<sub>кип</sub> (или понижения температуры замерзания Δ t `_зам), понижения давления пара растворителя Δ р ` для раствора электролита, найденные экспериментально, больше соответствующих значений (Δ р <sub>осм</sub>, Δ t `_кип,Δ t `_зам, Δ р) для растворов неэлектролитов при той же молярной концентрации или молярности. Отклонение растворов электролитов от законов Вант-Гоффа и Рауля объясняется тем, что при растворении электролита в воде увеличивается общее число частиц, так как электролиты диссоциируют на ионы.

Значение изотонического коэффициента для растворов электролитов больше 1, а для растворов неэлектролитов равно 1. Осмотическое давление для растворов электролитов с учетем изотонического коэффициента равно:

р _осм = i .             i =  =  =  = 1,4.

Пример 2. Вычисление изотонического коэффициента по давлению пара растворителя над раствором.

Давление водяного пара над раствором 24,8 г хлорида калия KCI в 100 г воды H₂O при 100ºС равно 9,14×10⁴ Па. Вычислите изотонический коэффициент, если давление водяного пара при этой температуре равно 1,0133×10⁵ Па.

Решение.

Первый закон Рауля для электролитов выражается уравнением:                                              

 =   i ,

M (KCI) = 74,56 г/моль; n = 24,8/74,56 = 0,33 моль;

M (H₂O) = 18,02 г/моль; N = 100/18,02 = 5,55 моль.

Изотонический коэффициент равен:

i =  = = = =1,75.

 

Пример 3. Вычисление кажущейся степени диссоциации сильного электролита по значению изотонического коэффициента.

Изотонический коэффициент 0,2 н. раствора нитрата кальция Ca(NO₃)₂ равен 2,48. Вычислите кажущуюся степень диссоциации этого электролита.

Решение.

В случае сильных электролитов кажущуюся степень диссоциации определяют экспериментально, она всегда меньше истинной степени диссоциации, которая близка к единице. Степень диссоциации и изотонический коэффициент электролита связаны между собой соотношением     α = ,

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

При диссоциации Ca(NO₃)₂ образуется три иона. Кажущаяся степень диссоциации этого электролита равна

α =  = 1,48/2 = 0,74 (или 74%).

 

Пример 4. Вычисление степени диссоциации электролита по осмотическому давлению его раствора.

Рассчитайте кажущуюся степень электролитической диссоциации хлорида лития LiCI в 0,1 н. растворе соли, если раствор изотоничен с 0,19 М раствором сахара C₁₂H₂₂O₁₁ при 0ºС.

Решение.

Мольная масса сахара равна 342,3 г/моль. Осмотическое давление 0,19 М раствора сахара равно p_{oc м} =   = H/м²  = 4,31·10⁵ Па.

M (LiCI) = 42,39 г/моль. По осмотическому давлению определяем изотонический коэффициент раствора LiCI:

i =  =  = 1,9.

Кажущаяся степень диссоциации в 0,1 н. LiCI равна

α = = =  = 0,9 (или 90%).

Задачи для самостоятельного решения

157. Температура раствора сахара C₁₂H₂₂O₁₁ 50ºС, а плотность 1230 кг/м³. Найдите изотонический коэффициент 9×10^-4 н. раствора нитрата калия KNO₃, если этот раствор изотоничен с водным раствором сахара, в котором массовая доля C₁₂H₂₂O₁₁ равна 50 %.                                                                              Ответ: 2,0

158. Чему равен изотонический коэффициент раствора хлорида кальция CaCI₂, если давление паров воды при 90ºС равно 70101 Па? Давление водяного пара над раствором 66,6 г CaCI₂ в 90 г H₂O при этой же температуре равно 56690 Па.                                                                                            Ответ: 1,78

159. Определите давление водяного пара над раствором бромида калия KBr при 50ºС, если давление паров воды при 50ºС равно 12334 Па и изотонический коэффициент раствора 178,5 г KBr в 900 г H₂O равен 1,7.        

 Ответ: 1,17×10⁴ Па

160. Рассчитайте изотонический коэффициент раствора, который содержит 16,05 г нитрата бария Ba(NO₃)₂ в 500 воды и кипит при 100,122ºС.                                                                                                         Ответ: 1,92

161. Вычислите температуру замерзания водного раствора соляной кислоты НCI (ω = 6,8 %), в котором изотонический коэффициент равен 1,66.                                                                                                           Ответ: –6,15º

162. Сколько растворенных частиц содержится в 10^-3 л раствора азотной кислоты HNO₃, если изотонический коэффициент 1 н. раствора HNO₃ равен 1,03?

 Ответ: 6,20×10²⁰

163. Чему равен изотонический коэффициент раствора, полученного при растворении 0,1 моль плавиковой кислоты HF в 1 л воды, если 15 % растворенных молекул распалось на ионы?                                                          Ответ: 1,15

164. Вычислите изотонический коэффициент раствора хлорида магния MgCI₂, если кажущаяся степень диссоциации MgCI₂ в 0,1н. растворе равна 0,75.                                                                                                                 Ответ: 2,5

165. Рассчитайте кажущуюся степень диссоциации и нитрата калия KNO₃ и хлорида калия KCI в 0,2 н. растворах, если изотонические коэффициенты растворов этих солей соответственно равны 1,78 и 1,81.         

 Ответ: 78%; 81%

166. Вычислите кажущуюся степень диссоциации хлорида магния MgCI₂ в водном растворе (ω = 0,5%) с плотностью 1000 кг/м³, если при 18ºС осмотическое давление этого раствора равно 3,2×10⁵ Па.                           

                                                                                                  Ответ: 76%

167. Вычислите осмотическое давление раствора гидроксида натрия NaOH при 10ºС, если изотонический коэффициент 0,2 н. NaOH равен 1,8.                                                                                                                  Ответ: 8,47×10⁵ Па