ОТВЕТЫ К ТЕСТОВЫМ ЗАДАНИЯМ ПО ТЕМЕ VI. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ

1. 2; 2.1; 3.3; 4.3; 5.2

6. Вычисление изотонического коэффициента i ведется по уравнению i = 1 + α(n – 1), где α – степень диссоциации, взятая в долях единицы. Переводим α = 80 % в доли: α = 0,8 (α (в долях) = α (в %): 100 %); n – число частиц, которое образуется при диссоциации электролита в растворе.

Пишем уравнение диссоциации электролита:

K2SO4 → 2K+ + SO42- и определяем n = 3, т.к. образуется три иона. Подставляем в формулу: i = 1 + 0,8(3 – 1) = 2,6.

Правильный ответ 2.

7. Прежде всего, осмотическое давление растворов электролитов будет выше, чем осмотическое давление раствора неэлектролита – глюкозы С6Н12О6. πглюкозы = CRT; πэлектр. = iCRT.

Правильный ответ 3.

8. Наименьшее значение осмотического давления будет иметь раствор глюкозы. Из оставшихся трех растворов электролитов, для которых справедлива формула πэлектр. = iCRT, наибольшее осмотическое давление будет иметь тот электролит, у которого больше изотонический коэффициент i. Считаем i для каждого электролита. Т.к. в условии задания не сказано о степени диссоциации, то для всех электролитов принимаем ее равной 1. Все электролиты, приведенные в задании, относятся к сильным. КС1 → К+ + С1-; диссоциирует с образованием двух ионов: n =

2, i = 1 + 1(2-1) = 2

Ca(NO3)2 → Ca2+ + 2NO3-; диссоциирует с образованием трех ионов: n = 3, i = 1 + 1(3-1) = 3

Максимальное осмотическое давление в растворе Fe2(SO4)3.

Правильный ответ 4.

241

9.В изоэлектрическом состоянии свернутая в плотный клубок макромолекула обладает очень малой гибкостью и число сегментов, играющих роль кинетических единиц, минимально. При значениях рН выше и ниже ИЭТ макромолекула желатина, распрямляясь, становится все более гибкой, что и обуславливает увеличение числа движущихся сегментов, а, следовательно, и рост осмотического давления. В ИЭТ осмотическое давление раствора желатина будет минимальным. Ближе всех к ИЭТ желатина (рJ = 4,8) рН, равное 4,7.

Правильный ответ 3.

10.Запишем формулу для расчета осмотического давления раствора электролита: πэлектр. = iCRT. Изотонический коэффициент I для всех электролитов равен 2 (все слои диссоциируют с образованием двух ионов: n = 2; являются сильными электролитами α = 1, следовательно, i = 1 + α(n-1) = 2). Температура постоянна. Изменяться будет только молярная концентрация, которая зависит от молярной массы вещества М:

веществ одинаковы (т.е. ω = 5 % для всех растворов). Осмотическое давление будет минимально для той соли, для которой максимальна молекулярная масса. Наибольшая молекулярная масса у NaJ, следовательно, осмотическое давление будет минимальным.

Правильный ответ 3.

11.1; 12.1б;2в;3а

13. Изотоничными по отношению к цельной крови являются растворы NaCl С = 0,15 моль/л ω = 0,9 % и глюкозы С = 0,3

моль/л ω = 5 %.

Правильный ответ 3.

242

14. Раствор NaCl, изотоничный крови, имеет концентрацию 0,9 %. В задании взят раствор с концентрацией NaCl 3 %, следовательно, более концентрированный, чем изотонический. Учитывая, что π = iCRT (чем больше концентрация, тем больше

π) можно оценить, что π(3% р-ра NaCl) > πкрови. Следовательно, раствор является гипертоническим. При помещении клеток в

гипертонический раствор наблюдается сморщивание клеток, обусловленное потерей воды, перемещающейся из эритроцитов в более концентрированный внешний раствор, т.е. плазмолиз.

Правильный ответ 1.

15. Дистиллированная вода не содержит солей, т.е. является гипотоническим раствором: πдист.воды < πкрови. При помещении клеток в гипотонический раствор вода из менее концентрированного внешнего раствора переходит внутрь клеток, что приводит к их набуханию и вытеканию клеточного содержимого. Такое разрушение клеток называется лизисом. В случае эритроцитов такой процесс называют гемолизом.

Правильный ответ 3.

16. Осмомоляльность – количество осмотически активных частиц в растворе. Эта величина определяется концентрацией всех содержащихся в растворителе осмотически активных частиц (моль/кг). Осмомоляльность пропорциональна осмотическому давлению. Если растворы имеют одинаковое осмотическое давление, т.е. изотоничны друг другу, значит, они имеют одинаковую осмомоляльность. Например, раствор глюкозы c b(С6Н12О6) = 0,2 моль/кг изотоничен раствору

хлорида натрия b(NaCl) = 0,1 моль/кг (αNaCl = 1), т.к. осмомоляльности этих растворов одинаковы и равны 0,2

моль/кг. Из всего выше сказанного следует, что чем меньше осмотическое давление, тем ниже осмомоляльность и наоборот. Ниже всех осмотическое давление у спинно-мозговой жидкости, следовательно, и осмомоляльность самая низкая. Правильный ответ 4.

17.1.

243

18. Снижение давления пара над раствором электролитов больше, чем неэлектролитов. Поэтому сахарозу сразу убираем из рассмотрения. Для трех оставшихся электролитов Р можно найти по формуле: Р = iРо Х(х) . Р будет тем больше, чем больше i. Считаем изотонический коэффициент:

КС1 → К+ + С1- диссоциирует с образованием двух ионов n =

максимально в случае раствора А1С13. Правильный ответ 4.

19.Формула для расчета понижения давления пара над

раствором неэлектролита: Р = Ро Х(х) . Подставляем в формулу данные задачи: Р = 10 0,005 = 0,05 кПа. Правильный ответ 1.

20.Фруктоза С6Н12О6 – неэлектролит. Поэтому

Эбулиоскопическая постоянная для воды Кэб. = 0,52 (см.

приложения табл.7). Мфруктозы = 180 г/моль. Считаем повышение температуры кипения:

Δtкип. = Δtкип. р-ра - Δtкип. р-ля .

Вода кипит при 100оС:

Δtкип. р-ра = tкип. (Н2О) + Δtкип. = 100 + 1,04 = 101,04оС

Правильный ответ 2.

21. КС1 – сильный электролит. Он диссоциирует с образованием двух ионов: КС1 → К+ + С1- n = 2, α = 1. Считаем изотонический коэффициент: i = 1 + α(n-1) = 1 + 1(2-1) = 2

tкип. iКэб. mKCl 1000 .

MKCl mр ля(г)

244

Эбулиоскопическая постоянная для воды Кэб. = 0,52. Найдем массу воды, учитывая, что плотность воды 1 г/мл.

m (Н2О) = ρ V = 1000 (мл) 1 (г/мл) = 1000 г

Δtкип. р-ра = tкип. (Н2О) + Δtкип. = 100 + 1,04 = 101,04оС

Правильный ответ 3.

22. Мочевина СО(NH2)2 – неэлектролит и у ее раствора будет наименьшее снижение давления насыщенного пара воды, т.к. Р = Ро Х(х). Для электролитов снижение давления насыщенного пара зависит от изотонического коэффициента, т.к. Р = iРо Х(х). Изотонический коэффициент будет максимальным (i = 4) для А1С13, следовательно и ∆Р будет наибольшим. Правильный ответ 2.

m(Н2О) = ρV = 1 (г/мл)∙100 мл = 100 г

Криоскопическая постоянная Ккр = 1,86 – для воды (берем из справочника).

Δtзам. = tзам. р-ля – tзам. р-ра.

tзам. р-ра = tзам. р-ля – Δtзам. = 0 – 18,6 = -18,6оС

Правильный ответ 3.

24. Температура замерзания растворов неэлектролитов самая высокая. Для электролитов: чем больше изотонический коэффициент i, тем ниже температура замерзания. Таким образом, в последовательности веществ первым должен стоять неэлектролит или слабый электролит (α → 0), в данном случае это этанол С2Н5ОН. Далее NaCl (α = 1, n = 2, i = 2) и СаС12 (α =

1, n = 3, i = 3). Правильный ответ 3.

245

25. Наиболее высокую температуру замерзания имеет раствор неэлектролита – мочевины. Для электролитов: чем больше изотонический коэффициент, тем ниже температура замерзания. Для уксусной кислоты, ионизирующей обратимо с образованием двух ионов: СН3СООН ↔ СН3СОО- + Н+

n = 2, α = 0,013, i = 1 + α(n-1) = 1 + 0,013(2-1) = 1,0013 Для KNO3 n = 2, α = 1, i = 2.

Для СаС12 n = 3, α = 1, i = 3.

Таким образом, для СаС12 температура замерзания будет ниже: ∆tзам. = iKкр.b, tзам. = 0 – iKкр.b. Правильный ответ 3.

26. Превратим решение задания в задачу. Пусть массовые доли этанола и глюкозы соответственно равны 10 %. Это значит, что в 100 г раствора содержится 10 г растворенного вещества и 90 г растворителя (т.к. массовая доля показывает сколько грамм растворенного вещества содержится в 100 г раствора). И этанол и глюкоза – неэлектролиты.

tзам.(глюкозы) = 0 – 1,12 = -1,12оС

Сравниваем: т.к. у глюкозы большая молярная масса, то ∆tзам соответственно будет меньше, а tзам будет выше, чем у этанола. ∆tзам(этанола) > ∆tзам(глюкозы); tзам(этанола) < tзам(глюкозы).

Правильный ответ 2.

246