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

Давление насыщенного пара над каждой жидкостью при определенной температуре есть величина постоянная.

Давление пара, при котором при данной температуре наступает равновесие, которое характеризуется равенством скоростей испарения и конденсации жидкости, называется давлением насыщенного пара.

Опытным путем доказано, что давление насыщенного пара растворителя над раствором  будет всегда ниже, чем над чистым растворителем при той же температуре. Это можно объяснить исходя из принципа Ле-Шателье. Между жидкостью и паром устанавливается равновесие: (H₂O)_ж ↔ (H₂O)_пар

При растворении в воде вещества количество жидкой воды (вследствие гидратации) становится меньше и начинается процесс конденсации пара (процесс увеличения количества жидкости). Новое равновесие устанавливается при более низком давлении насыщенного пара.

 Снижение давления насыщенного пара будет тем больше, чем больше концентрация растворенного вещества. Французский химик Рауль установил, что относительное снижение давления пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного вещества (закон Рауля):

        (2)

где p₀ – давление пара над чистым растворителем; p – давление пара растворителя над раствором; n – количество растворенного вещества, моль; N – количество растворителя, моль.

Из закона Рауля следует, что растворы начинают кипеть при более высокой температуре, а замерзать при более низкой. При температуре, когда давление насыщенного пара равно внешнему давлению жидкость начинает кипеть

Если давление пара над раствором  ниже, чем над чистым растворителем, то оно станет равно атмосферному давлению при более высокой температуре.

Повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания соответствуют принципу Ле-Шателье: (H₂O) _ж. ↔ (H₂O) _тв.

 Если растворить в воде любое вещество, то концентрация молекул воды снизится и начнется процесс плавления льда. Новое равновесие установится при более низкой температуре.

Рауль установил: для разбавленных растворов неэлектролитов повышение температуры кипения Δt_кип  и понижение температуры замерзания Δt_зам пропорционально моляльной концентрации растворенного вещества b(x).

Δ t _зам = K_кb(x)                      (3)

Δ t _кип = K_эb(x)                       (4)

K_э и К_к соответственно эбулиоскопическая и криоскопическая константы.

Они зависят от природы растворителя и не зависят от природы растворенного вещества. Эбулиоскопическая и криоскопическая константы показывают, на сколько повышается температура кипения Δt_кип или снижается температура замерзания Δt_зам раствора, если он содержит 1 моль вещества в 1 кг растворителя.

Пример решения задач

 

Пример 1 Вычислите  осмотическое давление раствора, содержащего в

1,4 л 63 г глюкозы С₆Н₁₂О₆ при 0°С.

Решение:

Осмотическое давление раствора определяют согласно закону Вант-Гоффа:

Poc м = nRT / V ,

В 1,4 л раствора содержится 63 г глюкозы, молярная масса которой равна 180,16 г/моль. Следовательно, в 1,4л раствора содержится 

n= 63/180,16=0,35моль глюкозы.

Осмотическое давление этого раствора глюкозы:

Пример 2. Вычислите давление пара над раствором, содержащим 34,23 г сахара C₁₂H₂₂O₁₁ в 45,05 г воды при 65 ºС, если давление паров воды при данной  температуре равняется 2,5·10⁴ Па.

Решение:

Давление пара над раствором нелетучего вещества в растворителе всегда ниже, чем над чистым растворителем.

Согласно закону Рауля :

  M (C₁₂H₂₂O₁₁) = 342,30 г/моль;

  M (H₂O) = 18,02 г/моль.

Количество растворенного вещества и растворителя: n=34,23/342,30=0,1 моль; N = 45,05/18,02= 2,5моль.

Давление пара над раствором:

 

Пример 3. Определите температуру кипения и замерзания раствора, содержащего 1 г нитробензола C₆H₅NO₂ в 10 г бензола. Эбулиоскопическая и криоскопическая константы равны 2,57 и 5,1 °С. Температура кипения чистого бензола 80,2 °С, температура замерзания –5,4°С.

Решение:

По закону Рауля:

где g- масса растворенного вещества, г; G- масса растворителя, г; Мr- молекулярная масса растворенного вещества; Mr(С₆H₅NO₂)= 123,11.

Повышение температуры кипения раствора нитробензола в бензоле:

 Температура кипения раствора: t_кип=80,2+2,09=82,29 °C.

Понижение температуры замерзания раствора нитробензола в бензоле:

Температура замерзания раствора t_зам= 5,4 – 4,14 =1,26 °C.

 

Практическая часть

Задание 1.  Найти молекулярную массу неэлектролита, если при растворении m, г его в х, г  воды при 10°С давление насыщенного пара раствора понизилось на Δp, Па.

 

Вариант	х, г	m, г	Δp , Па
1	120	16	28,4
2	300	45	30,0
3	200	20	24,3
4	250	30	21,1
5	350	15	22,0
6	240	31	25,0
7	450	50	19,3
8	260	23	30,0
9	280	35	32,0
10	300	45	35,5
11	310	24	25,9
12	150	17	24,3
13	420	40	37,8
14	180	20	34,4
15	300	32	36,6

Решение:

1. Используя справочную литературу, выписать значение давление насыщенного пара над водой 

p ⁰ =________________________________________________________

2. Определить количество растворителя:

 

N=_________________________________________________________

 

3. Определить количество растворенного вещества:

n =________________________________________________________

 

 

5. По закону Рауля  рассчитать молекулярную массу неэлектролита:

M_r=_________________________________________________________

 

 

Задание 2. Чтобы приготовить антифриз на V, л, воды было взято вещества А m, г. Чему равна температура замерзания приготовленного раствора антифриза?

 

Вариант	V, л	А	m, г
1	2	C 2H 4(OH)2	990
2	1	С3Н5(ОН)3	495
3	2	С3Н7ОН	890
4	1,5	C 2H 4(OH)2	200
5	2,5	С2Н5ОН	250
6	5	С3Н7ОН	371
7	3	С3Н5(ОН)3	285
8	2	C 2H 4(OH)2	240
9	3,5	С2Н5ОН	312
10	4	С3Н7ОН	295
11	3	C 2H 4(OH)2	326
12	2	С3Н5(ОН)3	300
13	1,5	С2Н5ОН	156
14	1,5	C 2H 4(OH)2	189
15	4	С3Н5(ОН)3	310

 

Решение:

1. Используя справочную литературу, выписать значение криоскопической константы для воды

К_к=___________________________________________________

 

2. Определить массу растворителя

g =________________________________________________________

3. Определить молекулярную массу растворенного вещества

 

M_r=_________________________________________________________

 

4. По закону Рауля рассчитать понижение температуры замерзания

Δ t _зам=_____________________________________________________

 

5.Найти температуру замерзания раствора

t _зам=_____________________________________________________

 

Задание 3. Вычислить осмотическое давление раствора, содержащего m, г,  вещества А в х, г, воды при температуре 20°C . Плотность раствора считать равной единице.

Вариант	А	m, г	х, г
1	С12Н22О11	16	350
2	С6Н12О6	45	300
3	С12Н22О11	20	200
4	СО(NH2)2	30	250
5	С12Н22О11	15	350
6	С2Н4(OH)2	31	240
7	С6Н12О6	50	450
8	С12Н22О11	23	260
9	С2Н4(OH)2	35	380
10	С3Н5 (OH)3	45	400
11	С12Н22О11	24	310
12	СО(NH2)2	17	150
13	С6Н12О6	40	420
14	С12Н22О11	20	180
15	С2Н4(OH)2	32	400

Решение:

1. Определить молекулярную массу растворенного вещества:

M_r=_________________________________________________________

 

2. Определить количество растворенного вещества:

n =________________________________________________________

3. Определить объем раствора:

 

V=_________________________________________________________

 

4. Температуру выразить в  Кельвинах:

Т=_________________________________________________________

 

5. По закону Вант-Гоффа рассчитать осмотическое давление:

Pocм =_____________________________________________________

Задание 4. Вычислите t _кип  температуру кипения X %-го водного раствора вещества А:

 

Вариант	А	X,%
1	С4Н9ОН	12,5
2	С6Н12О6	9,0
3	С12Н22О11	10,5
4	СО(NH2)2	13,0
5	С12Н22О11	10,0
6	С2Н4(OH)2	14,0
7	С3Н7ОН	11,0
8	С12Н22О11	12,0
9	С2Н4(OH)2	16,0
10	С3Н5 (OH)3	10,0
11	С4Н9ОН	12,5
12	СО(NH2)2	10,0
13	С6Н12О6	13,0
14	С3Н7ОН	15,0
15	С2Н4(OH)2	14,0

 

Решение:

1. Используя справочную литературу, выписать значение эбулиоскопической константы для воды

К_э=___________________________________________________

 

2. Определить молекулярную массу растворенного вещества

 

M_r=_________________________________________________________

 

2. Приняв массу раствора за 100 грамм, определить массу растворителя и массу растворенного вещества

g =________________________________________________________

G =________________________________________________________

 

4. По закону Рауля рассчитать повышение температуры кипения

Δ t _кип=_____________________________________________________

 

5.Найти температуру кипения раствора

t _кип=_____________________________________________________

 

Задание 5. При температуре 320 К давление насыщенного пара над водой равно 8,2 кПа. На сколько понизится давление пара Δp при указанной температуре Т , если в воде m, г, растворить х, г, вещества А?

Вариант	А	m, г	х, г
1	С12Н22О11	120	16
2	С6Н12О6	300	45
3	С12Н22О11	200	20
4	СО(NH2)2	250	30
5	С12Н22О11	350	15
6	С2Н4(OH)2	240	31
7	С6Н12О6	450	50
8	С12Н22О11	260	23
9	С2Н4(OH)2	280	35
10	С3Н5 (OH)3	300	45
11	С12Н22О11	310	24
12	СО(NH2)2	150	17
13	С6Н12О6	420	40
14	С12Н22О11	180	20
15	С2Н4(OH)2	300	32

Решение:

1. Определить молекулярную массу растворенного вещества:

M_r=_________________________________________________________

 

2. Определить количество растворенного вещества:

n =________________________________________________________

3. Определить количество растворителя:

 

N=_________________________________________________________

 

4. Давление насыщенного пара над водой в Па :

P⁰=_________________________________________________________

 

5. По закону Рауля  рассчитать, на сколько понизится давление насыщенного пара:

Δp =_____________________________________________________

 

 

Задание 6. Раствор, содержащий 5,34  г антрацена C₁₄H₁₀ в 100 г уксусной кислоты, кристаллизуется при 15,25°С. Вычислите криоскопическую константу К_к уксусной кислоты, зная, что температура ее кристаллизации 16,65°С

 

Дано:	Решение:
Найти	Ответ:

 

 

Задание 7. Определите осмотическое давление 15%-ного раствора этиленгликоля  С₂Н₄(OH)₂ в воде при 15°С. Плотность раствора равна 1,025 г·см^-3.

 

Дано:	Решение:
Найти	Ответ:

 

Вопросы для контроля

 

1. Отличие электролитов от неэлектролитов. Приведите примеры.

2. Что такое осмос?

3. Что такое осмотическое давление?

4. Сформулируйте закон Вант-Гоффа.

5. Сформулируйте первый закон Рауля.

6. Сформулируйте второй закон Рауля.

7. В чём заключается физический смысл криоскопической и эбулиоскопической постоянной.

 

Вывод:_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Оценка________________

Подпись преподавателя___________________

Дата____________________

 

Лабораторная работа № 5.