Вопросы и задания для защиты практической работы «Способы выражения концентрации растворов»
1.Что такое «истинный раствор»? Какие виды растворов вам известны? Что такое «концентрация растворов»?
2.Какие способы выражения концентрации растворов вам известны? Назовите весовые (массовые) способы выражения концентрации и охарактеризуйте их.
3.Назовите объемные виды способов выражения концентрации растворов и охарактеризуйте их.
4.Как при вычислениях можно перейти от одного способа выражения концентрации раствора к другому?
3. СВОЙСТВА РАСТВОРОВИ
Свойства растворов неэлектролитов
Разбавленные растворы неэлектролитов по свойствам приближены к
ниже, чем над чистым раствор телем P0:
идеальным растворам, при образовании которых объемный ΔV и тепловой |
||
|
Д |
|
ΔH эффекты равны нулю. Частицы таких растворов находятся на большом |
||
расстоянии и их взаимодействием можно пренебречь. |
||
Разбавленные растворы неэлектролитовА |
имеют 3 основных свойства: |
|
1. Давление насыщенного пара растворителя над раствором P всегда |
||
б |
|
|
и |
|
|
P < P0.
Первый закон Рауля: относительное понижение давления насыщенного
пара над раствором равно мольной доле растворённого вещества:
С |
Р0 |
Р |
N 2 , |
|
Р0 |
||||
|
|
|||
где Р – давление насыщенного пара над раствором; Р0 – давление насыщенного пара над чистым растворителем;
N2 – мольная доля растворённого вещества: равна отношению количества молей растворенного вещества n2 к сумме количества молей растворителя n1 и растворенного вещества n2.
Мольная доля растворенного вещества
N2 |
|
|
n2 |
. |
|
n1 |
n2 |
||||
|
|
|
16
Мольная доля растворителя |
|
|
|
|
|
N1 |
|
|
n1 |
, |
|
n1 |
n2 |
||||
|
|
|
где n2 – число молей растворенного вещества; n1 – число молей растворителя.
2. Второй закон Рауля: повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания растворов пропорционально их моляльной концентрации.
Ткип=Е·Сm ; |
Тзам = К·Сm , |
где Сm – моляльная концентрация раствора; |
|
Е – эбуллиоскопическая константа; |
|
К – криоскопическая константа; |
|
Ткип – изменение температуры кипения; |
|
Тзам – изменение температуры замерзания. |
|
|
Д |
Коэффициенты пропорциональности – эбуллиоскопическая Е и крио- |
|
скопическая К константы – не зависят от природы растворенного вещества, |
|||||
а |
характеризуют |
лишь |
растворитель. Иля |
воды |
Е = 0,516; |
К = 1,86 кг/град·моль. |
|
|
|
|
|
|
Температура кипения раствора – температура, при которой давление |
||||
паров становится равным внешнему давлению 101 кПа. |
|
|
|||
|
Температура кипения растворов Tкипения раствора всегда выше, чем у чисто- |
||||
го растворителя Tкипен |
|
А |
|
|
|
я раствор |
теля. Изменение температуры кипения равно |
||||
|
Tк пения = Tк пен я раствора – Tкипения растворителя. |
|
|||
|
|
б |
|
|
|
|
Температура замерзан я раствора – температура, при которой давле- |
||||
ние пара над растворомСистановится равным давлению пара над твёрдой фазой.
Температура замерзания растворов Тзамерзания раствора всегда выше, чем у чистого растворителя Tзамерзания растворителя. Изменение температуры кипения равно
Тзамерзания = Тзамерзания раствора – Тзамерзания растворителя.
На законе Рауля – понижении температуры замерзания – основано применение антифризов – веществ с низкой температурой замерзания, заменяющих воду в радиаторах автомобильных и авиационных моторов в зимнее время.
3. Осмотическое давление над раствором.
Осмос – это процесс самопроизвольного перехода растворителя в раствор через полунепроницаемую мембрану (перегородку).
17
Осмотическое давление Pосм – давление, которое нужно приложить к раствору, чтобы осмос прекратился.
Закон Вант-Гоффа: осмотическое давление равно тому давлению, которое оказывало бы растворимое вещество, если бы, находясь в газообразном состоянии при той же температуре, занимало бы тот же объём, что и раствор.
Pосм = СМ ∙ R ∙ Т = (mв ∙ R ∙ Т)/(М · V),
где Pосм – осмотическое давление, кПа; V – объем раствора, м3;
СМ – молярная концентрация растворенного вещества, моль/дм3; R – универсальная газовая постоянная, R = 8,31 Дж/(моль·К);
Т – температура раствора, К;
mв и М – масса и молярная масса растворенного вещества.
Явление осмоса играет важную роль в жизни животных и растительных организмов. Оболочки клетки – это мембраны, проницаемые для воды и почти непроницаемые для растворённых веществ. Проникая в клетки, вода создает в них избыточное давление, которое слегка растягивает оболочки
клеток и поддерживает их в напряжённом состоянии, что обеспечивает уп- |
||
ругость стеблей, листьев, лепестков и т.д. |
И |
|
|
||
Законы Рауля и Вант-Гоффа справедливы для разбавленных растворов |
||
|
Д |
|
нелетучих веществ. Свойства растворовАэлектролитов |
||
б |
|
|
Растворы электрол тов меют следующие основные свойства: |
||
1. Электропроводность. Разл чают удельную и эквивалентную электро- |
||
проводность раствора. |
и |
|
2 |
С |
|
Удельная электропроводность раствора χ (Ом-1 см-1) – это электропро-
водность раствора объемом 1 см3, заключенного между электродами площадью 1 см . Она является величиной, обратной удельному электрическому сопротивлению
χ= 1/ .
Сразбавлением раствора χ уменьшается, т.к. уменьшается концентрация электролита.
Эквивалентная электропроводность раствора (Ом-1см2 моль-1) – это электропроводность раствора, содержащего 1 эквивалент растворенного вещества, объем которого заключен между двумя параллельно расположенными электродами, отстоящими друг от друга на расстоянии 1 см.
18
|
1000 |
|
|
|
|
, |
||
|
СН |
|
где СН – нормальная концентрация раствора.
2.Разбавленные растворы электролитов описываются уравнениями Рауля
иВант-Гоффа при введении в них изотонического коэффициента i:
Ткип= i·Е·Сm;
Тзам = i·К·Сm;
Росм= i См R T.
Коэффициент i определяется экспериментально из отношений:
|
|
Р |
|
Т |
Т |
|||
|
i = |
осм |
|
|
кип |
|
зам |
, |
|
|
|
|
|
||||
|
|
Росм |
|
Ткип |
Тзам |
|||
где Рʹосм, Тʹкип, |
Тʹзам – экспериментальные значения величин для раствора |
|||||||
электролита; |
|
|
|
|
|
|
|
|
Росм, Ткип, |
Тзам – значения тех же величин, вычисленные теоретически |
|||||||
по законам Рауля и Вант-Гоффа из концентрации раствора. |
||||||||
Изотонический коэффициент зависит от Иприроды раствора и его кон- |
||||||||
центрации. Для растворов электролитов i 1 и растет с разбавлением рас- |
||||||||
твора. |
|
|
|
|
Д |
|||
|
|
|
|
|
||||
|
Практическое занятие №4 |
|||||||
|
|
|
А |
|
|
|||
|
Свойства растворов |
|||||||
|
б |
|
|
|
|
|||
Задание 1. При стандартной температуре давление насыщенного пара |
||||||||
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
воды равно 3,166 СкПа. Определить при этой же температуре давление насыщенного пара над C%-ным раствором неэлектролита. Исходные данные представлены в табл. 7. Химические формулы предлагаемых неэлектролитов: карбамид – CO(NH2)2; этанол – С2Н5ОН; метанол – СН3ОН; глюкоза –
С6Н12О6; сахароза – С12Н22О11; глицерин – С3Н5(ОН)3.
|
|
|
|
|
Таблица 7 |
|
|
Исходные данные |
|
|
|
Вари- |
Растворенное |
Концентрация |
Вари- |
Растворенное |
Концентрация |
ант |
вещество |
раствора C% |
ант |
вещество |
раствора C% |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1 |
Карбамид |
10 |
5 |
Глицерин |
15 |
2 |
Этанол |
15 |
6 |
Карбамид |
15 |
3 |
Метанол |
5 |
7 |
Этанол |
5 |
4 |
Глюкоза |
20 |
8 |
Метанол |
20 |
19
|
|
|
|
|
|
Окончание табл. 7 |
|
1 |
2 |
3 |
|
4 |
5 |
|
6 |
9 |
Сахароза |
25 |
|
15 |
Глюкоза |
|
15 |
10 |
Глицерин |
30 |
|
16 |
Сахароза |
|
5 |
11 |
Карбамид |
5 |
|
17 |
Карбамид |
|
20 |
12 |
Этанол |
10 |
|
18 |
Этанол |
|
25 |
13 |
Метанол |
15 |
|
19 |
Метанол |
|
10 |
14 |
Глюкоза |
10 |
|
20 |
Глицерин |
|
20 |
|
Задание 2. При растворении m2 |
неэлектролита в 200 г воды температу- |
|||||
ра замерзания понизилась на ∆Т. Определить молярную массу растворенного вещества и выбрать его из предложенных в задании 1. Исходные данные
представлены |
в табл. |
8. Криоскопическая |
константа |
воды равна |
|||||
1,86 кг/град·моль. |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 8 |
|
|
|
|
Исходные данные |
|
|
|
||
Вариант |
|
Масса |
|
Понижение |
Вариант |
Масса |
Понижение |
||
|
растворенного |
|
температуры |
|
|
растворенного |
температуры |
||
|
вещества |
|
замерзания |
|
|
вещества |
замерзания |
||
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
1 |
|
5,40 |
|
0,279 |
|
11 |
1,61 |
0,250 |
|
2 |
|
1,26 |
|
0,255 |
|
12 |
|
3,00 |
0,155 |
3 |
|
1,23 |
|
0,357 |
|
13 |
|
3,29 |
0,333 |
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
4 |
|
5,90 |
|
0,305 |
|
14 |
|
2,00 |
0,405 |
5 |
|
2,48 |
|
0,384 |
|
15 |
|
1,95 |
0,395 |
6 |
|
2,85 |
|
0,288 |
|
16 |
|
2,03 |
0,315 |
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
7 |
|
1,91 |
|
0,296 |
|
17 |
|
1,58 |
0,320 |
8 |
|
7,54 |
|
0,205 |
|
18 |
|
4,76 |
0,246 |
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
9 |
|
1,15 |
|
0,334 |
|
19 |
|
7,21 |
0,196 |
10 |
|
1,32 |
|
0,267 |
|
20 |
|
2,25 |
0,227 |
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
Задание 3. СОсмотическое давление раствора, в объеме которого содержится неэлектролит массой m2, равно Росм. Определить молярную массу неэлектролита и выбрать электролит из перечисленных в задании 1. Исход-
ные данные представлены в табл. 9.
Таблица 9
Исходные данные
Вари- |
Масса |
Объем |
Т, |
Росм, |
Вари- |
Масса |
Объем |
Т, |
Росм, |
ант |
растворенного |
раствора, |
°С |
кПа |
ант |
растворенногораствора, |
°С |
кПа |
|
|
вещества, г |
см3 |
|
|
|
вещества, г |
см3 |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
1 |
1,22 |
200 |
12 |
80,25 |
4 |
1,63 |
250 |
20 |
88,05 |
2 |
1,75 |
150 |
13 |
81,16 |
5 |
3,46 |
300 |
22 |
82,63 |
3 |
0,81 |
250 |
15 |
84,11 |
6 |
2,24 |
350 |
13 |
84,57 |
20
Окончание табл. 9
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
7 |
1,91 |
300 |
17 |
85,08 |
14 |
1,80 |
150 |
14 |
83,64 |
8 |
1,27 |
400 |
20 |
83,85 |
15 |
1,29 |
200 |
16 |
86,21 |
9 |
1,02 |
500 |
21 |
82,76 |
16 |
2,93 |
250 |
19 |
83,15 |
10 |
2,95 |
450 |
12 |
86,23 |
17 |
1,96 |
300 |
11 |
85,58 |
11 |
4,16 |
350 |
15 |
83,15 |
18 |
4,56 |
350 |
12 |
90,23 |
12 |
1,54 |
250 |
16 |
82,44 |
19 |
1,56 |
500 |
14 |
80,67 |
13 |
0,43 |
200 |
18 |
87,53 |
20 |
3,00 |
250 |
12 |
83,14 |
Задание 4. Найти константу диссоциации слабого электролита, если известна его степень диссоциации и молярная концентрация. Исходные данные представлены в табл. 10.
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
Таблица 10 |
||
|
|
|
Исходные данные |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Вари- |
Слабый электролит |
С, М |
α, % |
|
Вари- |
Слабый электролит |
С, М |
α, % |
|
||
ант |
|
|
|
|
|
ант |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
||
1 |
Уксусная кислота |
|
1,0 |
0,42 |
|
11 |
Плавиковая кислота |
0,1 |
8,00 |
|
|
2 |
Плавиковая кислота |
1,0 |
8,50 |
|
12 |
Сероводородная |
0,1 |
1,73 |
|
||
|
|
|
|
А |
кислота |
|
|
|
|||
3 |
Азотистая кислота |
1,0 |
6,40 |
|
13 |
Уксусная кислота |
0,01 |
4,25 |
|
||
4 |
Угольная кислота |
|
1,0 |
0,17 |
14 |
Гидроксид аммония |
0,03 |
2,40 |
|
||
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
Сероводородная |
|
1,0 |
0,07 |
15 |
Сероводородная |
0,1 |
0,10 |
|
||
|
кислота |
|
|
|
|
|
кислота |
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
Циановодородная |
|
1,0 |
0,01 |
16 |
Уксусная кислота |
0,002 |
9,40 |
|
||
|
кислота |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
Борная кислота |
|
1,0 |
0,01 |
17 |
Азотистая кислота |
0,184 |
5,00 |
|
||
8 |
Гидроксид аммон я |
1,0 |
1,30 |
18 |
Муравьиная |
0,10 |
4,00 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
кислота (НСООН) |
|
|
|
|
9 |
Уксусная кислота |
|
0,1 |
1,34 |
|
19 |
Гидроксид аммония |
0,01 |
4,20 |
|
|
10 |
Гидроксид аммония |
0,1 |
1,40 |
20 |
Азотистая кислота |
0,01 |
22,60 |
|
|||
Задание 5. Вычислить концентрацию ионов водорода и рН кислоты, если известны ее концентрация и константа диссоциации. Исходные данные представлены в табл. 11.
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 11 |
|
|
|
|
Исходные данные |
|
|
|
||
Вари- |
Электролит |
СМ |
КД |
Вари- |
Электролит |
СМ |
|
КД |
ант |
|
|
|
ант |
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
8 |
1 |
Хлорноватистая ки- |
0,1 |
5∙10-8 |
3 |
Плавиковая кислота |
0,1 |
|
7∙10-4 |
|
слота |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Плавиковая кислота |
1,0 |
7∙10-8 |
4 |
Уксусная кислота |
0,1 |
|
1,77∙10-5 |
21
Окончание табл. 11
1 |
2 |
|
3 |
|
4 |
|
|
5 |
6 |
7 |
|
8 |
5 |
Азотистая кислота |
|
1,0 |
|
4∙10-4 |
|
13 |
Угольная кислота |
1,0 |
|
4,7∙10-11 |
|
6 |
Циановодородная |
|
0,1 |
|
4,9∙10-10 |
|
14 |
Кремниевая кислота |
0,1 |
|
1∙10-12 |
|
|
кислота |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
Сероводородная |
|
0,1 |
|
1∙10-14 |
|
15 |
Соляная кислота |
0,1 |
|
1,34∙10-5 |
|
|
кислота |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
Уксусная кислота |
|
1,0 |
|
1,8∙10-5 |
|
16 |
Пропионовая ки- |
0,1 |
|
1∙10-12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
слота (С2Н5СООН) |
|
|
|
9 |
Хлорноватистая |
|
0,1 |
|
5∙10-8 |
|
17 |
Масляная кислота |
0,1 |
|
1,48∙10-5 |
|
|
кислота HClO |
|
|
|
|
|
|
|
(С3Н7СООН) |
|
|
|
10 |
Сернистая кислота |
|
0,1 |
|
6∙10-8 |
|
18 |
Муравьиная |
0,2 |
|
1,8∙10-4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кислота (НСООН) |
|
|
|
11 |
Борная кислота |
|
0,1 |
|
5,7∙10-10 |
|
19 |
Фосфорная кислота |
0,1 |
|
7,08∙10-3 |
|
12 |
Йодная кислота |
|
0,1 |
|
2,3∙10-2 |
|
20 |
Сернистая кислота |
0,1 |
|
0,63∙10-7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
Задание 6. Найти степень диссоциации синильной кислоты в 0,001 М |
|||||||||||
растворе. |
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
||
|
Задание 7. Определить рН и рОН раствора, в котором концентрация |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
||
ионов водорода равна |
4∙10-3 |
моль/дм3. |
|
|
|
|
|
|||||
|
Задание 8. Определить рН раствора, содержащего 1,825 г |
HCl в |
||||||||||
500 см3. |
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Вопросы и задания для защиты практической работы |
|
||||||||||
|
|
|
«Свойства растворов» |
|
|
|
||||||
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1. Чем отличаются электрол ты от неэлектролитов?
2. Почему растворы неэлектролитов по свойствам приближены к идеальным растворам?
3. Назовите основные свойства растворов неэлектролитов.
4. Сформулируйте и напишите формулу первого закона Рауля. Расшифруйте все величины, входящие в формулу.
5. Сформулируйте и напишите формулу второго закона Рауля. Расшифруйте все величины, входящие в формулу.
6. Дайте понятия осмоса и осмотического давления. Сформулируйте закон Вант-Гоффа. Напишите формулу и расшифруйте все входящие в нее величины.
7. Назовите основные свойства растворов электролитов.
8. Поясните понятия удельной и эквивалентной электропроводностей. 9. Напишите уравнения Рауля и Вант-Гоффа для растворов электроли-
тов. Поясните понятие изотонического коэффициента.
22