Свойства растворов электролитов и неэлектролитов (стр. 6 )

1,59 ·105 Па. Вычислите изотонический коэффициент этого раствора.

Решение: Изотонический коэффициент i показывает, во сколько раз значение осмотического давления рґосм. , повышения температуры кипения ∆tґкип.  (или понижения температуры замерзания ∆tґзам.), понижения давления пара над растворителем ∆рґ для раствора электролита, найденные экспериментально, больше соответствующих значений (росм., ∆tкип., ∆tзам., ∆р ) для растворов неэлектролитов при той же молярной концентрации или моляльности. 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 учетом изотонического коэффициента равно

  Отсюда

Пример 23. Давление водяного пара над раствором 24,8 г KCl в 100 г Н2О при 100 °С 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

М (KCl) = 74,56 г/моль; n = 24,8/74,56=0,33 моль;

М (Н2О) = 18,02 г/моль; N1 =100/18,02=5,55 моль.

Изотонический коэффициент равен

9  РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ, КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ТРЕБОВАНИЯ К ЗНАНИЯМ

И УМЕНИЯМ

9.1. Рекомендации

Рекомендуется прежде всего внимательно изучить теоретический раздел настоящего методического руководства, привлекая, при необходимости, учебники и конспекты лекций. Тщательно проработать примеры решения задач по каждому разделу, приведенные в руководстве. При возникновении трудностей в понимании каких-либо вопросов обратиться к преподавателю за разъяснениями. Удостовериться в полноте усвоения материала, отвечая на вопросы для самоконтроля.

9.2. Вопросы для самоконтроля

Дайте определение дисперсным системам. Что такое дисперсионная среда, дисперсная фаза, степень дисперсности? Перечислите основные типы дисперсных систем. Дайте определение истинным растворам, коллоидным растворам, эмульсиям и суспензиям. Чем они отличаются между собой? Что такое компонент раствора? Из каких компонентов состоят растворы? В каких агрегатных состояниях могут находиться компоненты раствора? В чем заключается суть физической и химической теории растворов? Дайте определение процессов гидратации и сольватации при растворении. Что такое молярная теплота растворения? Из чего складывается тепловой эффект процесса растворения? От каких факторов и как зависит растворимость газов, жидкостей и твердых тел?

10        Дайте определение качественных характеристик
растворов: разбавленные, концентрированные, насыщенные,
ненасыщенные и пересыщенные растворы. Что выражает величина, называемая концентрацией раствора?

Дайте определение молярности, моляльности, нормальности, титра, мольной доли и процентной концентрации. Как перевести концентрацию раствора, заданную в одной из единиц измерения концентрации, в любую другую? Какая дополнительная информация при этом необходима? Дайте определение понятий диффузия, осмос и осмотическое давление. Сформулируйте осмотический закон Вант-Гоффа и дайте его математическое выражение. Как влияет концентрация раствора на давление насыщенного пара растворителя? Сформулируйте тонометрический закон Рауля. Сформулируйте криоскопический и эбулиоскопический законы Рауля и дайте их математические выражения. В чем заключается физический смысл криоскопической и эбулиоскопической констант?

9.3 Требования к знаниям и умениям

Изучив тему "Растворы", студент должен знать теоретический материал в полном объеме и уметь правильно отвечать на приведенные выше  вопросы для  самоконтроля, а также уметь решать задачи по всем разделам.

10 ЗАДАЧИ И УПРАЖНЕНИЯ

10.1 Растворимость. Энергетика  процесса растворения

Растворимость (коэффициент растворимости) выражают массой вещества (г), которое можно растворить в 100 г растворителя при данной температуре.

Пример 1. Вычислите растворимость BaCl2  в воде при 0 єС, если при этой температуре в 13,1 г раствора содержится 3,1 г BaCl2 .

Решение: Масса раствора BaCl2  13,1 г. Следовательно, в 10г растворителя при 0 єС содержится 3,1 г BaCl2 . Растворимость BaCl2  при 0 єС равна 100∙3,1/10=  31 г/100 г Н2О.

Пример 2. Растворимость AlCl3 при 0 єС равна 44,9 г, а при 80 єС - 48,6. Какова масса соли, выпадающей в осадок, если 540,0 г раствора хлорида алюминия охладить от 80 до 0 єС?

Решение: Масса раствора AlCl3 равна: а) при 80 єС 100+48,6=148,6;

  б) при 0 єС  100+44,9=144,9.

При охлаждении 148,6 г раствора хлорида алюминия в осадок выпадет

148,6-144,9=3,7 г AlCl3.

Составим пропорцию:

при охлаждении 148,6 г – 3,7 г

  540 г  – х г. 

Если охладить 540 г раствора AlCl3, то в осадок выпадет

  AlCl3 .

Пример 3. Сколько хлороводорода растворится в 100 л воды при 40 єС и давлении 98 625 Па, если растворимость HCl при этой температуре (и давлении 1,0133∙105 Па) составляет 386 м3 на 1 м3 воды?

Решение: Определим объем HCl, содержащегося в 100 л воды при 40 єС и давлении 1,0133∙105 Па:

1000 л  H2O - 386 м3        

100  л  H2O - x  м3 

Массу HCl вычисляем по уравнению Менделеева-Клапейрона;

М(HCl)= 36,46 г/моль. Тогда

.

1 Определите растворимость КС1 при 25 °С, если в насыщенном при этой температуре растворе на 25 г воды приходится 8,75 г соли.  Ответ:  35 г на  100 г Н2O.

2 При охлаждении насыщенного при 100 °С раствора NaNO3  до 20°С выделилось 120 г соли. В каких массовых отношениях находились соль и вода в исходном растворе, если растворимость соли при указанных температурах равна  176 и 88 г на 100 г Н2O? Ответ:  240 г  соли и 136 г Н20.

3 В насыщенном при 90 °С растворе К2Сг207 массовая доля соли составляет 45,2%. Какова растворимость К2Сг207  при этой температуре? Ответ:  82,48 г на 100 г Н2О.

4 Какая масса КNO3 выделится из раствора массой  1,344 кг, насыщенного при 80 °С и охлажденного до 10 °С, если растворимость соли при этих температурах соответственно равна 169 и 21,2 г? Ответ: 610 г.

5 Насыщенный при 75 °С  NaNО3 раствор охладили до 10 °С. Определить выход перекристаллизованной соли, если ее растворимость при указанных температурах соответственно равна 142 и 80г. Ответ:  43,6%.

6 Растворимость KNO3 при 0 и 75 °С соответственно равна 13 и 150 г. Какой выход чистой соли можно получить перекристаллизацией 1 кг загрязненного нитрата в указанном интервале температур? Ответ:  913 г.

7 Вычислите растворимость Ва(NO3)2 в воде при 20 °С,  если в 545 г раствора нитрата бария при этой температуре содержится 45 г соли.  Ответ: 8,25 г.

8  Растворимость СаС12 в воде при 100 °С равна 159 г. Сколько хлорида кальция при этой температуре содержится в 1,35 кг раствора?  Ответ:  828,8 г.

9 Вычислите процентную концентрацию раствора К2S04 и  растворимость К2SО4, если при 0°С 50 г раствора содержат 3,44 г сульфата калия. Ответ:  6,88%;  7,4 г.

10 Определите процентную концентрацию раствора и растворимость СоС12, если 500 г его раствора при 20 °С содержит 173 г соли. Ответ:  34,6%;  52,7 г.

11 Растворимость СuSO4 при 20 °С равна 20,2 г, а при 100 °С – 77 г. Сколько сульфата меди выпадет в осадок, если 825 г раствора охладить от 100 до -20 °С? Ответ: 264,7 г.

12  При 40 °С предельная растворимость КClO3 равна 14 г. Вычислить процентное содержание КСlO3 в растворе, насыщенном при этой температуре. Ответ:  12,28%.

13 При 0 °С предельная растворимость  AgNO3 составляет 22 г. Вычислить процентное содержание  AgNO3 в растворе, насыщенном при 00 С

Ответ: 18,03 %.

14 Насыщенный при 50 єС K2Cr2O7 содержит 27 % растворенной соли. Вычислить предельную растворимость. Ответ: 34,3 г.

15 Насыщенный при 0 єС раствор KHCO3 содержит 15,5 % соли в растворе. Вычислить предельную растворимость. Ответ: 17,9 г.

16 При растворении в воде 23,38 г NaCl поглощается 2,14 кДж теплоты. Вычислить теплоту растворения NaCl. Ответ: 5,35 кДж/моль.

17 Теплота растворения NaOH в воде равна 41,6 кДж/моль. Какое количество теплоты выделится при растворении в воде 225 г  NaOH?

Ответ: -234 кДж.

18 При растворении 300 г NH4NO3 в воде поглощается 100 кДж тепла.

Вычислить теплоту растворения. Ответ: 26,8 кДж.

19 При растворении в воде 5 г NaOH поглощается 5,26 кДж тепла. Вычислить теплоту растворения NaOH. Ответ: 42,29 кДж.

20 Теплота растворения серной кислоты 75,7 кДж/моль. Какое количество тепла выделится при растворении в воде 120 г серной кислоты?

Ответ: -92,26 кДж.

21 Теплота растворения NaCl равна -5,024 кДж/моль. Сколько тепла  поглотится при растворении в воде 100 г NaCl? Ответ: -8,6 кДж.

22 При 20єС в 50,0 г воды растворяется 8,05 г сульфата натрия. Вычислить растворимость сульфата натрия при данной температуре, выразив ее в процентах по отношению к массе растворителя и раствора.

Ответ: 16,1 %; 13,9 %.

23 При нормальных условиях в 100 л воды растворяется 6,985 г кислорода. Выразить растворимость кислорода в мл на литр воды.

Ответ: 48,87 мл/л.

24 При некоторой температуре в 1 кг водяного раствора KNO3 содержится 420 г растворенного вещества. Сколько KNO3 выделится из раствора при охлаждении его до 25 єС? Растворимость KNO3 при этой температуре равна 38,5 % по отношению к массе воды. Ответ: 223,3 г.

25 Растворимость в воде нитрата натрия при 30єС равна 40,0% по отношению к массе раствора. Сколько требуется воды, чтобы растворить при  этой температуре 500 г NaNO3? Ответ: 750 мл.