Методические указания по теме 1.7 Растворы

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 7Следующая ⇒

При изучении этой темы необходимо уделить особое внимание выражению и перерасчету концентраций растворов. Уделить внимание изучению условий кипения и замерзания растворов.

Обратить внимание на процессы перегонки растворов, а так же на закономерности этих процессов их практическое применение. Особое внимание уделить процессу ректификации: физической сущности и теоретическим основам процесса, условиям работы и принципиальному устройству ректификационной колонны, а также методам разделения азеотропных смесей.

Изучая законы Рауля, запомнить, что он применим только для идеальных растворов. При изучении криоскопии и эбулиоскопии усвоить методику определения молекулярной массы вещества с помощью криоскопии (или эбулиоскопии). Законы Коновалова и перегонку жидких смесей надо разбирать с помощью диаграмм: t⁰_кип. – состав. При рассмотрении второго закона Коновалова особое внимание обратить на то, что такое азеотроп и как его разделить.

Изучая растворы газов в жидкостях обратить внимание на абсорбцию газов жидкостями и на практическое применение этого процесса.

Пример 1 Осмотическое давление раствора не электролита при 17⁰С равно, 82× 10⁵ Па. Определить осмотическое давление этого раствора при 57⁰С.

Решение. Используем закон Вант - Гоффа для не электролитов П = СRT

Сначала найдем концентрацию раствора

; Т₁ = 290 К

кмоль/м³

Находим осмотическое давление раствора при 57⁰С

Т₂ = 330 К

П₂ = 0, 2× 8, 314× 10³× 330 = 5, 487× 10⁵ Па.

Пример 2 Определить осмотическое давление 0, 01н. раствора К₂SO₄ при 18⁰С, если степень диссоциации соли в растворе равна 87%.

Решение. Находим величину изотонического коэффициента

i = 1 + a(K – 1);

К₂SO₄ « 2K⁺ + SO₄^-2

K = 3; I = 1 + 0, 87(3 – 1) = 2, 74.

По закону Вант – Гоффа для электролитов находим величину осмотического давления данного раствора при данной температуре П = iCRT, где Т = 290 К, С – концентрация, которая дана в г-экв/л, а ее надо выразить в кмоль/м³.

М(К₂SO₄) = 174, 2 Э(К₂SO₄) = 174, 2/2 = 87, 1

Найдем число молей К₂SO₄

n= m/M

0, 01н. = 0, 01 г-экв/л, т.к. 1 г-экв равен 87, 1 г, то 0, 01 г-экв К₂SO₄ будет равен 0, 871 г

n = 0, 871/174, 2 = 0, 005 моль К₂SO₄

Следовательно, С = 0, 005 моль/л = 0, 005 кмоль/м³

П = 2, 74· 0, 005· 8, 314· 10³· 291 = 9, 3· 10⁴ Па.

Пример 3 Определить давление пара раствора 6, 4 г нафталина в 90 г бензола при 20⁰С, если давление пара бензола при данной температуре равно 9953, 82 Па.

Решение. Давление пара раствора можно определить из закона Рауля

;

n(C₆H₆) = 0, 09/78 = 1, 15*10^-3 кмоль

n(C₁₀H₈) = 0, 0064/128 = 5*10^-5 кмоль

Рассчитываем давление паров бензола над раствором

Па

Пример 4 Давление пара чистого ацетона при 20⁰С 23940 Па. Давление пара раствора камфоры в ацетоне, содержащего 5 г камфоры на 200 г ацетона при той же температуре, равно 23710 Па. Определить молекулярную массу камфоры, растворенной в ацетоне.

Решение. Раствор разбавленный, поэтому можно воспользоваться упрощенной формулой

Из этой формулы рассчитываем число молей комфоры:

М( СО(СН₃)₂ ) = 58; n_a = 200/58 = 3, 45

Но .

Откуда .

Пример 5 При какой примерно температуре будет замерзать водный раствор этилового спирта концентрации 0, 4 (40%) масс. доли С₂Н₅ОН.

Решение. Используем формулу

Раствор замерзает примерно при – 27⁰С.

Пример 6. Раствор, содержащий 1, 70 г хлорида цинка в 250 г воды, замерзает при – 0, 23⁰С. Определить кажущуюся степень диссоциации ZnCl₂ в растворе.

Решение. Вычисляем DТ_З данного раствора:

М(ZnCl₂) = 136.

Из формулы

находим изотонический коэффициент:

Используя формулу i = 1 + (K – 1)a, вычисляем a соли в растворе (К = 3):

;

Пример 7 В 1 л водного раствора содержится 0, 15 г йода. Какова будет степень извлечения йода из данного раствора 40 см³ ССl₄:

а) при однократном извлечении всем количеством растворителя;

б) при четырехкратном извлечении порциями по 10 см³? Коэффициент распределения йода между Н₂О и ССl₄ 0, 0117.

Решение. Используем формулу

а) количество йода, оставшееся после однократного извлечения

n = 1

г.

Это составляет

Следовательно, в слой ССl₄ перейдет

100 – 22, 6 = 77, 4 % йода;

б) количество йода, оставшееся после четырехкратного извлечения (n = 4)

г,

или .

В слой ССl₄ перейдет 100 – 8, 45 = 91, 55%.

Вопросы для самоконтроля

1 В чем суть гидратной теории Менделеева? Какое из 2-х веществ КС1 и СН₃СООН будет в воде диссоциировать, а какое не будет диссоциировать и почему?

2 Что такое осмос? Когда он наблюдается?

3 Закон Вант-Гоффа для неэлектролитов и разбавленных растворов слабых электролитов. Для чего в уравнение для определения осмотического давления вводится изотонический коэффициент?

4 Закон Рауля и отклонения от него.

5 1-й закон Коновалова, его графическое изображение. Как идет процесс перегонки жидких смесей, подчиняющихся этому закону? 1-й закон Коновалова, его графическое изображение с положительным и отрицательным отклонением. Как идет процесс перегонки жидких смесей, подчиняющихся этому закону? Что такое азеотроп? Как его разделить?

6 Что такое криоскопия? Написать формулу для определения молекулярного веса вещества этим методом, когда растворенное вещество является неэлектролитом и электролитом. В какую из этих формул и почему вводится изотонический коэффициент? Как устроен криоскоп, что определяют с его помощью и как определяют?

7 Что такое эбулиоскопия? Написать формулу для определения молекулярной массы вещества этим методом, когда растворенное вещество является не электролитом и электролитом.

8 Две несмешивающиеся между собой жидкости. Вид диаграмм: давление - состав и t - состав. Объяснить, почему температура кипения смеси понижается?

9 На чем основана перегонка с водяным паром? Когда она применяется? Что такое расходный коэффициент пара?

10 На каком законе основана экстракция из растворов? Написать формулу для определения количества экстрагированного вещества.

11 Закон распределения.

Литература: [1], с.109-139; [2], с.203-249; [3], с.144-156; [4], с.77-101

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 Следующая ⇒