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. (Решение → 35445)

Заказ №38834

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? Дано: ω=5,506% ρ=1,046 г/мл=1,046кг/л α=83,7% Т=200С=293К РА 0=17,54 мм.рт. ст. К = 1,86 К·кг/моль Е = 0,512 К·кг/моль Найти: Рпаров, Росм.р-ра, Ткип., Тзамерз. -?

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. 85 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=5,506% , следовательно, в 100 кг раствора содержится 5,506 кг растворенного вещества CaI2. Тогда масса растворителя (воды) составляет mр-ля=100-5,506=94,494 кг Вычислим количество моль растворенного вещества и растворителя (воды): М(CaI2)=40+2*127=294кг/кмоль n1 (CaI2)=m/M=5,506/294=0,0188кмоль n2(H2O)=94,494/18=5,250 кмоль Тогда мольная доля Х=n1/(n1+n2)=0,0188/(0,0188+5,250)=0,0036 Вычислим давление паров над раствором в соответствии с законом Рауля для бинарных растворов РА=Р0 А*(1-Хв)=17,54мм. рт. ст.*(1-0,0036)=17,48мм. 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. Величина осмотического давления, создаваемая раствором, зависит от количества, а не от химической природы растворенных в нём веществ, следовательно, осмотическое давление является коллигативным свойством раствора. Чем больше концентрация вещества в растворе, тем больше создаваемое им осмотическое давление. Это правило, носящее название закона осмотического давления, выражается простой формулой, очень похожей на некий закон идеального газа: =i*C*R*T где i — изотонический коэффициент раствора; C — молярная концентрация раствора, выраженная через комбинацию основных единиц СИ, то есть, в моль/м3 , а не в привычных моль/л;