Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Решение

а) Молярные массы веществ – соответственно,  М₁ = 78 г/моль и М₂ = 106 г/моль.

б) Находим молярную долю п-ксилола в смеси:

в) Давление пара над смесью, согласно (9.3), равно

                                             Р _o = Р ^o ₁ + X ₂ ( P^o ₂ – P^o ₁ ) = 6130 Па .                               (II.21)

 г) В этом паре молярная доля п-ксилола составляет, согласно (9.4,б),

9. Имеется раствор глицерина в воде; его плотность – ρ_о = 1,0017 г/мл . При комнатной температуре ( t = 25 ^o C ) давление пара чистой воды равно Р ^o ₁= 3165 Па, а давление пара указанного раствора – Р₀ = 3156 Па.

 Найти осмотическое давление раствора при   t = 37 ^o C (Т = 310 К).

Решение

а) Исходя из закона Рауля (8.17,в), находим молярную долю глицерина в растворе:

                                     Х₂ = ΔР₁ / Р ^o ₁  = Р ^o ₁ – Р₀ = 2,84∙10^–3 .                              (II.23)

б) Согласно (8.31-8,32), осмотическое давление раствора определяется формулами

                                                _{––                       ––}  

                   Π = – ( RT lnX ₁ ) / V ₁ , Π ≈ X ₂ RT / V ₁ и Π ≈ c ₂ RT ,                  (II,24,а-в)

где вторая формула – приближение первой, а третья – приближение второй.

в) Расчёт обычно ведут по последней формуле. Чтобы её использовать в данной задаче, надо перейти от молярной доли глицерина (Х₂) в растворе к его молярной концентрации (с₂). Можно убедиться, что связь между этими характеристиками такова:

где М₁ и М₂ – молярные массы воды и глицерина.

г) Однако целесообразней обойтись без этого пересчёта, а, зная X ₂, воспользоваться более корректной формулой расчёта П – второй в ряду (II.24,а-в). Фигурирующий в нём молярный объём чистого растворителя равен

                                                  V ₁ = М₁ / ρ₁ = 18∙10^{-6 м3} /моль ,                          (II.26)

где ρ₁ – плотность чистой воды.

д) Подстановка величин в (II.24,б) даёт: П ≈ 406000 Дж/м³ = 406 кПа.

10.  В m ₁ = 30,55 г  бензола (С₆Н₆) растворено m ₂ = 0,2242 г камфары. При этом температура замерзания жидкости понизилась на ΔТ_з = 0,246 К; для чистого бензола она составляет  Т_з ^о = 278,5 К (5,5^о С). Теплота плавления бензола при этой температуре – ΔН_пл  = 9,8 кДж/моль. Определить молярную массу камфары.

Решение

а) Криоскопический эффект описывается формулой (8.21):

                                                                   | ΔТ_з | = К_з b ₂ ,                                             (II.27)

где b ₂ – моляльная концентрация растворённого вещества.

б) По формуле (8.27) и имеющимся данным (в т.ч. молярной массе бензола М₁ = 78 г/моль) можно рассчитать криоскопическую константу:     

                                      К_з = М₁ R (Т_з ^о)² / ΔН_пл = 5,13 кг ∙К /моль .                          (II.28)                       

в) Теперь из (II.27) находим моляльную концентрацию:

                                               b ₂ = | ΔТ_з | / К_з ≈ 0,04795 моль/кг .                             (II.29)

г) С другой стороны, по определению (см. табл. 8.1),

b ₂ = n ₂ / m ₁ = m ₂ / ( M ₂ m ₁ ) , откуда М₂ = m ₂ / ( b ₂ m ₁ ) = 0,153 кг/моль = 153 г/моль . (II.30)

 

 

11. Одинаковое количество ( m_X ) вещества Х растворено в равных объёмах бензола и (отдельно) воды. В бензольном растворе вещество находится в молекулярном виде и приводит к понижению температуры замерзания на ΔТ_з,1 = 1,280 К. В водном же растворе вещество полностью диссоциировано (на m_i ионов) и понижает температуру замерзания на ΔТ_з,2 = 1,205 К.

Криоскопические константы бензола и воды, соответственно, равны (в кг ∙К /моль) К_з,1 = 5,13  (см. II.28) и К_з,2 = 1,86 .

Сколько ионов образуется из 1 молекулы вещества Х в водном растворе?

Решение

а) Для бензольного и водного растворов электролита формулы криоскопического эффекта несколько отличаются (8.40):

                                            | ΔТ_з,1 | = К_з,1 ∙b _Х   и | ΔТ_з,2 | = i К_з,2 ∙b _Х ,                  (II.31,а-б)

где i – изотонический коэффициент.

б) Моляльные концентрации растворов, по условию, одинаковы. Поэтому можно выразить b _Х из первого уравнения, подставить во второе и найти коэффициент i :

                                          i = (ΔТ_з,2 ∙К_з,1 ) / ( ΔТ_з,1 ∙ К_з,2 ) ≈ 2,6 .                                (II.32)

в) В свою очередь, для сильных электролитов i = γ·m_i (8.41) , где γ – коэффициент активности, обычно немного меньший единицы. Поэтому m_i – как правило, ближайшее целое число справа (т.е. большее i). Следовательно, в данном случае m_i = 3.

12. При 30^оС фенол и вода ограниченно растворимы друг в друге. В частности, смесь этих жидкостей, содержащая в целом W _2,0 = 60%  воды, разделяется на два слоя: один (фенольный) содержит W _{1, I} = 70%  фенола, а другой (водный) – W _{2, II} = 92% воды. Найти отношение массы второго слоя к массе первого ( m_II / m_I ).

Решение

а) Обозначив общую массу системы через m ₀, составим баланс для массы воды:

                                     W_2,0  ∙ m₀ = W_2,I ∙ m_I + W_2,II ∙ m_II .                                       (II.33)

б) Подставим m ₀ = m_I + m_II  и сгруппируем члены, содержащие m_I  и m_II в качестве сомножителей. Тогда

                                      m_I ( W _2,0  – W _{2, I} ) = m_II ( W _{2, II}  – W _2,0 ),                                           (II.34)

откуда 

            m_II / m_I = (W_2,0  – W_2,I ) / (W_2,II  – W_2,0 ) = (60 – 30) / (92 – 60) = 0,932       (II.35)

 

13. Амиловый спирт и вода взаимно нерастворимы, но и там, и там растворяется фенол (С₆Н₅ОН). Коэффициент распределения фенола между амиловым спиртом и водой – К = m_II / m_I  = 16.   

Взяли V_I   = 500 мл водного раствора фенола с концентрацией  с = 0,4 М  и дважды провели экстракцию фенола порциями амилового спирта по   V_II = 100 мл. Какая часть фенола будет извлечена в итоге из водной фазы?  

Решение

а) Учитывая, что молярная масса фенола – М = 94 г/моль, находим общую его массу в системе:

                                                        m _о = V_I ∙c∙M = 18,8 г .                                             (II.36)

 

б) Массу фенола, оставшегося в водной фазе после двух экстракций, определяем по формуле вида (10.13,б):

                                   m_{I ,2} = m_o ∙[ V_I / ( K ∙V_II + V_I )]²  ≈  1,066 г .                                  (II.37)

в) Таким образом, в итоге экстрагировано

                               m_{II ,2} = ( m _о – m_{I ,2} ) / m_o   ≈ 0,94 = 94 % фенола .                   (II.38)

 

 

14. Жидкое органическое вещество (2), практически не растворимое в воде (1), перегоняется с водяным паром при высокой температуре (Т = 731 К) и нормальном давлении (Р₀ = 101,3 кПа). Давление паров воды при этой температуре – Р^о₁ = 95,7 кПа. В конденсате, получаемом после охлаждения пара, массовая доля вещества 2 составляет   W ^‘ ₂ = 0,23.  Определить молярную массу этого вещества (М₂).

Решение

а) Согласно п. 10.2, давление паров вещества 2 при указанной температуре составляет

                                                   Р ^о₂ = Р₀ – Р ^о₁ = 5,6 кПа .                                       (II.39)

б) Массовая доля вещества 2 в смешанном паре, а затем и в конденсате, определяется формулой (10.7):

Вещество 2 – это толуол ( С₇Н₈).