Растворы электролитов Пример решения вариант №7

Раствор, содержащий бромид натрия массой 0,933 г в воде массой 33,5 г, замерзает при температуре 0,944 ⁰С. Вычислите кажущуюся степень диссоциации NaBr в этом растворе. Криоскопическая постоянная воды равна 1,86 К∙кг/моль.

Дано:

m(NaBr) = 0,933 г

m(H₂O) = 33,5 г = 0,0335 кг

t_з = -0,944 ⁰C

Найти: α_каж - ?

Решение:

; n-число ионов, образующихся при диссоциации одной молекулы электролита

NaBr → Na⁺ + Br^-

n = 2 → α = i – 1

1. Найдем изотропический коэффициент, по понижению температуры замерзания раствора:

∆Т_з = iК·m i = ∆Т_з/K·m

1. ∆Т_з = Т_з (H₂O) - Т_з (р-ра)

∆Т_з = 0 – (-0,944 ⁰C) = 0,944 ⁰C

2. Найдем моляльность

2. Найдем кажущуюся степень диссоциации:

α = 1,88 – 1 = 0,88

Ответ: α_каж = 0,88

Растворы неэлектролитов

1. Вычислите давление пара водяного раствора глицерина (C₃H₈O₃) массовой долей 3 %, взятого при 25 ⁰С. Давление пара воды при этой температуре равно 31,67 ГПа.

2. Давление пара воды при 50 ⁰С равно 123,3 ГПа. Сколько граммов глюкозы (C₆H₁₂O₆) нужно растворить в воде массой 270 г, чтобы давление пара над раствором понизилось на 0,7 ГПа.

3. Определить моляльность раствора мочевины (NH₂CONH₂). Давление пара над раствором при 25 ⁰С равно 31,1 ГПа. Давление пара воды при этой температуре 31,67 ГПа.

4. Давление пара над раствором, содержащим нафталин (C₁₀H₈) массой 2,55 г в бензоле массой 234 г, при 20 ⁰С равно 99,53 ГПа. Давление пара над чистым бензолом при этой температуре 100,21 ГПа. Вычислите, относительную молекулярную массу нафталина и относительную ошибку в % по сравнению с величиной, найденной в справочнике.

5. При 20 ⁰С давление пара над чистым сероуглеродом (CS₂) равно 397,2 ГПа, а над раствором, содержащем бензойную кислоту (C₆H₅COOH) массой 5,168 г в сероуглероде массой 100 г, 390,8 ГПа. Вычислите, относительную молекулярную массу бензойной кислоты, сравните найденную величину с табличной и объясните полученный результат.

6. Сколько грамм нафталина (C₁₀H₈) растворено в хлороформе массой 50 г, если получены раствор кипит при 62,234 ⁰С. Температура кипения хлороформа 61,2 ⁰С, а эбуллиоскопическая постоянная его равна 3,76 К∙кг/моль.

7. Давление пара раствора, содержащего анилин (C₆H₅NH₅) массой 0,425 г в этиловом эфире (C₂H₅)₂O массой 100 г, при 20 ⁰С равно 587,7 ГПа. Давление пара над чистым эфиром при этой же температуре равно 589,7 ГПа. Определите относительную молекулярную массу анилина.

8. Вычислить давление пара эфира над 3%-ным раствором анилина в этиловом эфире (C₂H₅)₂O при 293 К. Давление пара эфира при этой температуре равно 442,2 мм рт. ст.

9. В 100 г эфира (М=74 г/моль) содержится 10 г нелетучего вещества. Давление пара этого раствора равно 426 мм рт. ст. при 293 К. Давление пара чистого эфира при 293 К равно 442,2 мм рт. ст. Каков молекулярный вес растворенного вещества?

10. В 1000 г воды растворено 68,4 г сахара (М=342 г/моль). Чему равно давление пара этого раствора при 373 К, если давление пара чистой воды при этой температуре равно 101,32 кПа? Чему равна его температура кипения, если удельная теплота испарения воды при температуре кипения равна 2256,7·10³ Дж/кг?

11. Раствор, содержащий глюкозу массой 7,252 г в воде массой 200 г, замерзает при -0,378 ⁰С. Криоскопическая постоянная воды равна 1,86 К·кг/моль. Определите относительную молекулярную массу глюкозы и относительную ошибку в % по сравнению с величиной найденной в справочнике.

12. Определите температуру замерзания раствора, содержащего 1,205·10²³ молекул неэлектролита в воде объемом 1 л. Криоскопическая постоянная воды равна 1,86 К·кг/моль.

13. Определите в каком отношении масс нужно смешать глицерин (C₃H₈O₃) с водой, чтобы полученный раствор замерзал при -10 ⁰С, считая, что для данного случая применим закон Рауля. Криоскопическая постоянная воды равна 1,86 К·кг/моль.

14. Сколько бензойной кислоты (C₆H₅COOH) растворено в уксусной кислоте массой 100 г, если температура замерзания последней понизилась на 0,824 ⁰С? Криоскопическая постоянная уксусной кислоты равна 3,9 К·кг/моль.

15. Нафталин (C₁₀H₈) массой 0,5685 г растворенный в n-толуидине (C₇H₉N) массой 25 г, дал понижение точки замерзания раствора на 0,942 ⁰С. Температура плавления чистого n-толуидина равна 43 ⁰С. Определите криоскопическую постоянную и удельную теплоту плавления n-толуидина.

16. Какова массовая доля водного раствора фруктозы (C₆H₁₂O₆), который замерзает при температуре -0,524 ⁰С? Криоскопическая постоянная воды равна 1,86 К·кг/моль.

17. Температура плавления нафталина (C₁₀H₈) равна 80,1 ⁰С. Она понижается на 0,832 ⁰С при растворении серы массой 3,122 г в нафталине массой 100 г. Удельная теплота плавления нафталина равна 149,5 Дж/г. Найдите молекулярную формулу серы в нафталинном растворе.

18. Определите массовую долю мочевины (NH₂CONH₂) (%) в водном растворе, температура кипения которого равна 100,174 ⁰С. Эбуллиоскопическая постоянная воды равна 0,512 К·кг/моль.

19. Температура кипения уксусной кислоты 118 ⁰С, а раствора, содержащего антрацен массой 1,246 г в уксусной кислоте массой 100 г, 118,218 ⁰С. Удельная теплота испарения уксусной кислоты при температуре 405,9 Дж/г. Вычислить относительную молекулярную массу антрацена.

20. В каком объемном отношении нужно смешать этиловый спирт с глицерином (C₃H₈O₃), чтобы превышение температуры кипения полученного раствора над температурой кипения спирта было равно 0,256 ⁰С? Плотности этилового спирта и глицерина соответственно равны 0,789 и 1,26 г/см³. Эбуллиоскопическая постоянная спирта равна 1,2 К·кг/моль.

21. При растворении камфoры (C₆H₁₅O) массой 0,298 г в бензоле массой 21,2 г температура кипения повысилась на 0,236 ⁰С. Эбуллиоскопическая постоянная бензола равна 2,6 К·кг/моль. Вычислите, молекулярную массу камфоры и относительную ошибку опыта в % по сравнению с величиной, найденной в справочнике.

22. Определите температуру кипения раствора, содержащего 0,006 моль камфоры в ацетоне массой 20 г. Температура кипения ацетона 56,3 ⁰С, а удельная теплота его испарения при этой температуре 540,0 Дж/г.

23. Давление паров над амальгамой, содержащей 1,14 г олова в 100 г ртути, равно 754,1 мм рт. ст. Определите давление паров чистой ртути при той же температуре.

24. Раствор, содержащий 0,5 г нелетучего растворенного вещества с молекулярным весом 182 г/моль в 42 г бензола, кипит при 80,27 ⁰С. Температура кипения чистого бензола 80,1 ⁰С. Определите мольную теплоту испарения бензола.

25. Температура плавления фенола (C₆H₅OH) равна 40 ⁰С. Растворю, содержащий 0,172 г ацетанилида (C₈H₉ON) в 12,54 г фенола замерзает при 39,25 ⁰С. Вычислите, удельную энтальпию плавления фенола.

26. Сколько граммов глицерина (C₃H₈O₃) должно быть добавлено на 100 г воды, чтобы раствор не замерзал до -5 ⁰С. Криоскопическая постоянная воды равна 1,86 К·кг/моль.

27. Рассчитайте температуру начала кристаллизации хладагента, приготовленного смешением 6 л глицерина (C₃H₈O₃) с 20 л воды. Плотность глицерина равна 1,26·10³ кг/м³. Криоскопическая постоянная воды равна 1,86 К·кг/моль.

28. После растворения 6,4 г исследуемого вещества в 100 г диэтилового эфира (C₂H₅)₂O, температура начала кипения эфира повысилась на 0,74 ⁰С. Определить молярную массу растворенного вещества.

29. Температура замерзания разбавленного водного раствора тростникового сахара (C₆H₁₂O₆) 272,171 К. Давление пара чистой воды при этой температуре 4,255 мм рт. ст., а теплота плавления льда 602,9·10⁴ Дж/кмоль. Вычислите давление пара раствора.

РАСТВОРЫ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ

Пример решения вариант №6

Сколько грамм нафталина (C₁₀H₈) растворено в хлороформе массой 50 г, если полученный раствор кипит при 62,234 ⁰С. Температура кипения хлороформа 61,2 ⁰С, а эбуллиоскопическая постоянная его равна 3,76 К∙кг/моль.

Дано:

m_хл = 50 г

∆Т_кип = 1,034 К

К_Э = 3,76

Найти: m(C₁₀H₈) -?

Решение:

Ответ: m(C₁₀H₈) = 1,76 г

РАВНОВЕСИЕ В РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

(задача № 1)

Вычислите активность ионов, присутствующих в водных растворах

следующего состава:

№ варианта	Раствор
1.	HCl 0,01; KCl 0,05
2.	H2SO4 0,01; K2SO4 0,05
3.	CaCl2 0,1; KCl 0,05
4.	NaH2PO4 0,02; NaCl 0,04
5.	CuCl2 0,02; CuSO4 0,04
6.	MgSO4 0,005; Mg(NO3)2 0,05
7.	ZnSO4 0,05; CuSO4 0,07
8.	KClO3 0,05; KCl 0,03
9.	(NH4)2SO4 0,05; NH4NO3 0,1
10.	Al2(SO4)3 0,02; AlCl3 0,03
11.	Al2(SO4)3 0,02; AlCl3 0,03
12.	(NH4)2SO4 0,05; NH4NO3 0,1
13.	KClO3 0,05; KCl 0,03
14.	ZnSO4 0,05; CuSO4 0,07
15.	MgSO4 0,005; Mg(NO3)2 0,05
16.	CuCl2 0,02; CuSO4 0,04
17.	NaH2PO4 0,02; NaCl 0,04
18.	CaCl2 0,1; KCl 0,05
19.	H2SO4 0,01; K2SO4 0,05
20.	HCl 0,01; KCl 0,05

Приложение

Коэффициенты активности ионов в зависимости от ионной силы раствора.

Ионная сила раствора, М	Коэффициенты активности
	Z=1	Z=2	Z=3	Z=4
1·10-4	0,99	0,95	0,90	0,83
2·10-4	0,98	0,94	0,87	0,77
5·10-4	0,97	0,90	0,80	0,67
1·10-3	0,96	0,86	0,73	0,56
2·10-3	0,95	0,81	0,64	0,45
5·10-3	0,92	0,72	0,51	0,30
1·10-2	0,89	0,63	0,39	0,19
2·10-2	0,87	0,57	0,28	0,12
5·10-2	0,81	0,44	0,15	0,04
0,1	0,78	0,33	0,08	0,01
0,2	0,70	0,24	0,04	0,003

РАВНОВЕСИЕ В РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

(задача № 1)

Пример решения вариант №15

Вычислите активность ионов в 1 литре водного раствора следующего состава, используя табличные значения коэффициентов активности ионов. MgSO₄ 0,005M и Mg(NO₃)₂ 0,0002M

Решение:

РАВНОВЕСИЕ В РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ