Заказ №38812

Водный раствор с массовой долей растворенного вещества ω, находящийся при атмосферном давлении и температуре 20°С, имеет плотность ρ и кажущуюся степень диссоциации вещества α. Давление насыщенного пара чистой воды в указанных условиях 17,54 мм.рт.ст. Криоскопическая постоянная воды К = 1,86 К·кг/моль, а её эбулиоскопическая постоянная Е = 0,512 К·кг/моль. По данным табл. 9 определить давление паров и осмотическое давление раствора. При какой температуре замерзнет и закипит раствор?

Решение:

Первый закон Рауля Первый закон Рауля связывает давление насыщенного пара над раствором с его составом; он формулируется следующим образом: Парциальное давление насыщенного пара компонента раствора прямо пропорционально его мольной доле в растворе, причём коэффициент пропорциональности равен давлению насыщенного пара над чистым компонентом. Для бинарного раствора, состоящего из компонентов А и В (компонент А считаем растворителем) удобнее использовать другую формулировку: Относительное понижение парциального давления пара растворителя над раствором не зависит от природы растворённого вещества и равно его мольной доле в растворе. 864 Рис. 6.1 Схема испарения над чистым растворителем и раствором. На поверхности оказывается меньше способных испаряться молекул растворителя, ведь часть места занимает растворённое вещество (см. рис.6.1) Зная массовую долю раствора, вычислим его мольную долю. По условию ω=3,471%, следовательно, в 100 кг раствора содержится 3,471 кг растворенного вещества C12H22O11 (сахароза, или свекловичный сахар, тростниковый сахар, в быту просто сахар — дисахарид, состоящий из двух моносахаридов — α-глюкозы и βфруктозы). Тогда масса растворителя (воды) составляет mр-ля=100-3,471=96,529 кг Вычислим количество моль растворенного вещества (сахарозы) и растворителя (воды): n1(C12H22O11)=m/M=3,471/342=0,010 кмоль n2(H2O)=96,529/18=5,363 кмоль Тогда мольная доля 𝑥 = 𝑛1 𝑛1+𝑛2 = 0,010 0,010+5,363 = 0,00186=0,186% Вычислим давление паров над раствором в соответствии с законом Рауля для бинарных растворов РА=Р0 А*(1-Хв)=17,54(1-0,00186)=17,51 мм. рт. ст. Растворы, для которых выполняется закон Рауля, называются идеальными. Идеальными при любых концентрациях являются растворы, компоненты которых очень близки по физическим и химическим свойствам (оптические изомеры, гомологи и т.п.), и образование которых не сопровождается изменением объёма и выделением либо поглощением теплоты. В этом случае силы межмолекулярного взаимодействия между однородными и разнородными частицами примерно одинаковы, и образование раствора обусловлено лишь энтропийным фактором.