Сборник задач по физической химии допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР

Download 1,22 Mb. bet 19/40 Sana 09.07.2022 Hajmi 1,22 Mb. #767409 Turi Сборник задач

Bog'liq
Задачи по физ.химии

Bu sahifa navigatsiya:

• БЕСКОНЕЧНО РАЗБАВЛЕННЫЕ РАСТВОРЫ
• К = ( -^Ц- (16)

кал!г- град

0	1	.0	0,888
1	0,985	15	0 848
2,5	0,965	20	0,807
5	0,935	25	0,770

Определить парциальные молярные теплоемкости HN0₃ и Н₂0 в растворах, молярность которых т равна 0,5; 1,0; 2,0..
БЕСКОНЕЧНО РАЗБАВЛЕННЫЕ РАСТВОРЫ
Бесконечно разбавленными называются растворы, в которых молярная доля растворителя стремится к 1, а молярные доли растворенных веществ — к 0.
ЗАКОН ГЕНРИ
Давление пара растворенного вещества над раствором пропорционально его концентрации в растворе, т. е.
Р2 = БС₂, (1)
где Г — коэффициент Генри, зависящий от температуры, природы компонентов раствора и способа выражения его состава.
Так, если С₂ (число молей растворенного вещества в 1 л раствора) заменить молярной долей растворенного вещества Д/₂, то останется в силе выражение
Р2 = ^\^2, (2)


но Г1 будет отличаться от Г.
Если растворяемое вещество диссоциирует в данном растворителе, то давтение его паров пли, если растворяется газ, то давление газа над раствором связано с его концентрацией в растворе уравнением
Р2 = Г-С₂^п, (3)
где п — отношение молекулярного веса вещества в газовой фазе к среднему молекулярному весу продхктоз диссоциации в растворе.


126




Так, например, растворимость азота в расплавленном железе изменяется з зависимости от давления азота по уравнению
C₂ = kV р„ (4)
где
К = —¹—-, п = 2.
\^гг
ЗАКОН РАУЛЯ


Этим законом устанавливается зависимость между давлением пара растворителя над раствором и его молярной долей в растворе, а именно:


Р_х = Р\ N_v


(5)


где р 1 —давление пара растворителя .над раствором; р j —давление пара чистого растворителя;
N1 — молярная доля растворителя в растворе.
Уравнение (5) может быть-преобразовано введением молярной доли растворенного вещества, тогда оно принимает вид





(6)


Так как в бесконечно разбавленном растворе число молей растворенного вещества мало по сравнению с числом молей растворителя, т. е. Пи то уравнение (6) можно переписать так:


Pi — р 1
о
Pi


п«
>4


(7)


ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРА ЗАМЕРЗАНИЯ
БЕСКОНЕЧНО РАЗБАВЛЕННЫХ РАСТВОРОВ
Температура кнпекмя разбав темного раствора, содержащего нелетучее растворенное вещество, выше температуры кипения растворителя, н повышение температуры кипения пропорционально концентрации раствора,
Д Т_к=К_э-т, (8)
где ДГк — повышение температуры кипения;
т — моляльность, т. е. число молей растворенного вещества в 1000 г растворителя;
К₃—постоянная величина, называемая эбуллиоскопической константой растворителя.


127

К₃ зависит только от природы

определено по уравнению


К 3 =


RTi_ 1000/ ’


растворителя и может быть


(9)


где Т_к— температура кипения растворителя;
I — удельная теплота испарения растворителя. Молекулярный вес растворенного вещества связан с повышением температуры кипения уравнением
М₂ = ^1000A'^3g2, (10)
gi-^T_K


где М₂—молекулярный вес растворенного вещества; g₂ — вес растворенного вещества; gi — вес растворителя.
Если растворитель и растворенное вещество не образуют твердого раствора, то температура замерзания раствора ниже температуры замерзания растворителя.
Для понижения температуры замерзания справедливы соотношения, аналогичные (8), (9) и (10), а именно:
АТ₃=К_к-т; (И)


rtI
К_к = ——;
ЮООг
000М ■ 62
²~ e^T₃ ’
где АТ₃— понижение температуры замерзания;
К_к—криоскопическая константа растворитетя;
Т₃ — температура замерзания растворителя;.
г — удельная теплота плавления растворителя.


(12)
(13)


• ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ
Осмотическое давление раствора равно тому давлению, которое нужно приложить к раствору извне, чтобы поднять давление его пара до давления пара чистого растворителя.
Осмотическое давление раствора связано с концентрацией растворенного вещества й температурой уравнением
Н = С ■ R ■ Т, (14)
где П — осмотическое дав темпе;
С — концентрация растворенного вещества, выраженная в молях на 1 л раствора.


ЗАКОН РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
Вещество, способное растворяться в двух несмешивающихся растворителях, распределяется между ними так, что отношение его концентраций в этих растворителях при постоянной темпера


128




туре остается постоянным, независимо от общего его количества, т. е.
С'
= (15)
^2
где Сг' — концентрация растворенного вещества в одном растворителе;
Сг" — концентрация растворенного вещества в другом растворителе;
К — коэффициент распределения.
Соотношение (15) выполняется лишь при условии, что оба раствора являются достаточно разбавленными и что растворенное вещество имеет в обоих растворителях одинаковый молекулярный вес.
Если в одном растворителе вещество ассоциировано или диссоциировано, то коэффициент распределения выражается уравнением
К = ⁽-^Ц- (16)
^2


ИЛИ

• 
  -
  
• 
  С₂
  

(17)


где п — отношение средних молекулярных весов растворенного вещества во втором и первом растворителях, т. е.





Пример 44. При 22° С и давлении 390 ям рт. ст. растворимость H₂S в анилине равна 10,6 г/л, а при 1160 мм рт. ст. и той же температуре 31,6 г/л. Выполняется ли закон Генри?
Решение. Найдем отношение давления к растворимости, которая является концентрацией раствора, находящегося в равновесии с газовой фазой. Это отношение есть коэффициент Генри, не зависящий от дав тения,


390
10,6


= 36,80;


1160
31,6


36,71.


Сравнение полученных ветичин позволяет ответить положительно на вопрос, поставленный в задаче.
Пример 45. Давление пара водного раствора, содержащего нелетучее растворенное вещество, на 2% ниже давления пара чистой воды. Определить моляльность раствора.
Р е ш е н и е. Так как нелетучее растворенное вещество не

5. 
   К- С. Пономарева 129
   

дает паров, то давление пара раствора совпадает с давлением
пара растворителя над раствором, поэтому для решения можно
воспользоваться уравнением
0

0. 
   —Р1
   

о
р 1
Приняв за 100 давление пара
подставив 98 вместо р_ь получим
100 — 98
■ 100


чистого растворителя рf и


или
N₂ = 0,02.
Для определения моляльности т найдем равное ей число молей растворенного вещества в 1000 г воды из уравнения


N,= ■
^JV2 . >
^П1 + ^,!г
здесь «1 — число молей воды. В нашем случае
1000


Л, =


18


= 55,56.


После подстановки имеем


0,02 =


Отсюда


55,56 + п₂
п₂=т = 1,134.


Пример 46. Удельная теплота испарения воды при температуре кипения равна 539 кал/г. Определить температуру кипения водного раствора, содержащего 0,05 моль нелетучего растворенного вещества в 200 г воды.
Решение. Определим повышение температуры кипения по уравнению
АТ_к=К_эт,
найдя предварительно К_э и т:


К_э =


RTj
10001


1,987 • 373² _ _ . _

Download 1,22 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham: