Общие свойства растворов

К общим свойствам растворов относятся понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором, понижение температуры замерзания, повышение температуры кипения и осмотическое давление.

Исследование свойств разбавленных растворов показало, что понижение давления пара, повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания обусловлены только числом растворенных частиц в определенном объеме данного растворителя и не зависят от природы растворенного вещества. В этом заключается сущность законов Рауля.

В общем виде зависимость повышения температуры кипения t_кип.и понижения температуры замерзанияt_зам.разбавленных растворов от концентрации можно записать так:

t_кип= К_эС_mиt_зам= К_кС_m,

где К_эи К_к– эбулиоскопическая и криоскопическая постоянные растворителя (Скгмоль^1 или Ккгмоль^1).

С_m– моляльность вещества в растворе (моль/кг)

В этих уравнениях моляльную концентрацию можно заменить отношением массы растворенного вещества в 1000 г растворителя (m) к молярной массе этого вещества (М). Тогда

По этой формуле можно рассчитать молярную массу растворенного вещества.

Пример 1.Вычислите температуры кристаллизации и кипения водного раствора глюкозы с массовой долей С₆Н₁₂О₆2 %.

Решение.По закону Рауля:или(1)

и или(2)

Для воды К_к= 1,86 и К_э= 0,52

Молярная масса глюкозы

Исходя из понятия массовой доли растворенного вещества, выраженной в процентах: в 100 г раствора содержится 2 г глюкозы. Следовательно, масса растворителя будет равна: 100-2=98 г.

Найдем массу растворенного вещества в 1000 г растворителя (воды):

в 98 г воды содержится 2 г глюкозы

в 1000 г воды содержится mг глюкозы

Следовательно, понижение температуры замерзания раствора по формуле (1):

Так как , то температура замерзания (кристаллизации) раствора равна:

, где 0^С - температура замерзания воды.

Повышение температуры кипения раствора равно по формуле (2):

Вода кипит при 100 ^С, следовательно, температура кипения этого раствора равна:

Пример 2.Раствор, содержащий 1,22 г бензойной кислоты С₆Н₅СООН в 100 г сероуглерода, кипит при 46,529⁰С. Температура кипения сероуглерода 46,3⁰С. Вычислите эбулиоскопическую константу сероуглерода.

Решение.По закону Рауля:(2) ,

где t_кип– повышение температуры кипения раствора равно:

Молярная масса бензойной кислоты

Найдем массу растворенного вещества в 1000 г растворителя:

в 100 г сероуглерода содержится 1,22 г бензойной кислоты

в 1000 г сероуглерода содержится mг бензойной кислоты

Из формулы (2) находим эбулиоскопическую константу:

Пример 3.Раствор, содержащий 11,04 г глицерина в 800 г воды, кристаллизуется приt= –0,279⁰С. Вычислите молярную массу глицерина.

Решение.Из формулы (1) находим молярную массу:

Температура кристаллизации чистой воды 0 ^С, следовательно, понижение температуры кристаллизации (замерзания) равно:

t= 0 – (-0,279) = 0,279^С

Криоскопическая константа для воды К_к= 1,86. Массу глицерина (m), приходящуюся на 1000 г воды найдем из пропорции:

в 800 г Н₂О содержится 11,04 г глицерина

в 1000 г Н₂О содержитсяmг глицерина

Подставляя в уравнение числовые значения К_к,mиt, находим молярную массу глицерина:

Пример 4.Вычислите массовую долю (в процентах) мочевины (NH₂)₂COв водном растворе, зная, что раствор замерзает при температуре

t_{зам. раствора}= –0,465⁰С.

Решение.Температура замерзания чистой воды 0⁰С, следовательно,

t= 0 – (-0,465) = 0,465С. Зная, что молярная масса мочевины, находим массуm(г) растворенного вещества в 1000 г воды, из формулы (1):

Общая масса раствора равна сумме масс растворенного вещества и растворителя: m_{раствора}= 1000 + 15 = 1015 г.

Массовую долю мочевины в данном растворе находим из соотношения:

в 1015 г раствора содержится 15 г мочевины

в 100 г раствора содержится х г мочевины

Массовая доля мочевины в водном растворе составляет 1,48 %.

ЗАДАНИЯ

161. Раствор, содержащий 0,512 г вещества в 100 г бензола, кристаллизуется при 5,296 ⁰С. Температура кристаллизации бензола 5,5⁰С. Криоскопическая константа 5,1. Вычислите молярную массу растворенного вещества.

162. Вычислите массовую долю (в процентах) сахара С₁₂Н₂₂О₁₁в водном растворе, зная температуру кристаллизации этого раствора

t = -0,93⁰С. Криоскопическая константа воды 1,86.

163. Вычислите температуру кристаллизации раствора мочевины (NH₂)₂CO, содержащего 5 г мочевины в 150 г воды. Криоскопическая константа воды равна 1,86.

164. Раствор, содержащий 3,04 г камфоры С₁₀Н₁₆О в 100 г бензола, кипит при 80,714⁰С. Температура кипения бензола 80,2⁰С. Вычислите эбулиоскопическую константу бензола.

165.Вычислите массовую долю (в процентах) глицерина С₃Н₅(ОН)₃ в водном растворе, зная, что этот раствор кипит при 100,39⁰С. Эбулиоскопическая константа воды 0,52.

166. Вычислите молярную массу вещества, зная, что раствор, содержащий 2,25 г этого вещества в 250 г воды, кристаллизуется при

t= – 0,279⁰С. Криоскопическая константа воды 1,86.

167. Вычислите температуру кипения раствора нафталина С₁₀Н₈ в бензоле с массовой долей С₁₀Н₈5 %. Температура кипения бензола 80,2^С. Эбулиоскопическая константа бензола равна 2,57.

168. Раствор, содержащий 25,65 г некоторого вещества в 300 г воды, кристаллизуется при t= – 0,465⁰С. Вычислите молярную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86.

169. Вычислите криоскопическую константу уксусной кислоты, зная, что раствор, содержащий 3,56 г антрацена С₁₄Н₁₀в 100 г уксусной кислоты, кристаллизуется при 15,718⁰С. Температура кристаллизации уксусной кислоты 16,65⁰С.

170. Равные массовые количества камфоры С₁₀Н₁₆О и нафталина С₁₀Н₈растворены в одинаковых количествах бензола. Какой из этих растворов кипит при более высокой температуре?

171. Температура кристаллизации раствора, содержащего 66,3 г некоторого вещества в 500 г воды, равна t= –0,558⁰С. Вычислите молярную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86.

172. Сколько граммов анилина С₆Н₅NH₂следует растворить в 50 г этилового эфира, чтобы температура кипения раствора была выше температуры кипения этилового эфира на 0,53⁰С. Эбулиоскопическая константа этилового эфира 2,12.

173. Вычислите температуру кристаллизации водного раствора этилового спирта с массовой долей С₂Н₅ОН 2 %. Криоскопическая константа воды 1,86.

174. Сколько граммов мочевины (NH₂)₂COследует растворить в 75 г воды, чтобы температура кристаллизации понизилась на 0,465⁰С? Криоскопическая константа воды 1,86.

175. Вычислите массовую долю (в процентах) глюкозы С₆Н₁₂О₆в водном растворе, зная, что этот раствор кипит при 100,26⁰С. Эбулиоскопическая константа воды 0,52.

176. Сколько граммов фенола С₆Н₅ОН следует растворить в 125 г бензола, чтобы температура кристаллизации раствора была ниже температуры кристаллизации бензола на 1,7⁰С? Криоскопическая константа бензола 5,1.

177.Сколько граммов мочевины (NH₂)₂COследует растворить в 250 г воды, чтобы температура кипения повысилась на 0,26⁰С? Эбулиоскопическая константа воды 0,52.

178. При растворении 2,3 г некоторого вещества в 125 г воды температура кристаллизации понижается на 0,372 ⁰С. Вычислите молярную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86.

179. Вычислите температуру кипения водного раствора пропилового спирта с массовой долей С₃Н₇ОН 15 %. Эбулиоскопическая константа воды 0,52.

180. Вычислите массовую долю (в процентах) метанола СН₃ОН в водном растворе, температура кристаллизации которогоt_зам= –2,79⁰С. Криоскопическая константа воды 1,86.