Задачи Крюкова / Растворы электролитов 6

1. В 100 г воды растворены 5 г КCl и 5 г FeCl₃. Рассчитайте среднеионный коэффициент активности хлорида калия в этом растворе.

Решение.

Рассчитаем моляльности компонентов раствора:

- масса компонента раствора,

- масса растворителя,

- молярная масса компонента.

.

,

.

Для расчёта среднеионного коэффициента воспользуемся вторым приближением уравнения Дебая-Хюккеля:

Приближенный расчет выполним по формуле

Найдем ионную силу раствора:

Тогда,

Ответ:

2. Вычислите pH раствора, состоящего из 0,01 моль ацетата натрия, 0,003 моль уксусной кислоты в 100 мл раствора. Константа диссоциации уксусной кислоты – 1,75∙10^-5.

Решение.

pH раствора определяется формулой или при допущении незначительных отклонений от идеальности.

Концентрация ионов водорода:

.

В присутствии ацетата натрия .

Т.к. количество ацетат-ионов, образующееся при диссоциации гораздо меньше количества ацетат-ионов, образующееся при диссоциации ацетата натрия, их вкладом можно пренебречь.

Так как термодинамическая константа равновесия не зависит от наличия и концентрации посторонних ионов, найдем из уравнения, пренебрегая уменьшением количества уксусной кислоты по сравнению с исходным количеством:

Отсюда

Ответ: .

3. Твёрдая фаза какого состава и в каком количестве (в кг) выкристаллизуется при охлаждении раствора фенол-анилин массой 150 кг, содержащего 95 мол.% анилина, от 300 до 262 ^оС? Какой состав будет иметь раствор при конечной температуре? Изобразите схематично кривые охлаждения растворов следующего состава: 21% анилина (эвтектика), 60% анилина, 100% фенола.

a) Найдем положение первой фигуративной точки на диаграмме, для этого определим точку пересечения изотермы 300^oC c линией, выходящей из оси составов при 95% мол. анилина. Получим фигуративную точку а₁. Точка находится в области жидкого расплава, содержащего анилин и фенол. Аналогичным способом найдем положение второй фигуративной точки для изотермы 262^оС, получим точку а₂. Точка находится в гетерогенной системе, в равновесии находятся жидкий расплав и кристаллы анилина. Выкристаллизуется анилин.

По правилу рычага находим:

Рассчитаем среднюю молярную массу смеси:

молярные массы анилина и фенола соответственно,

– молярные доли анилина и фенола соответственно.

Общее количество молей смеси:

Тогда количество выкристаллизовавшихся молей анилина:

Масса выкристаллизовавшегося анилина:

б) Кривая соответствует охлаждению раствора 21% анилина (эвтектика), - 60% анилина, - 100% фенола.

Ответ: выкристаллизуется кг анилина.

Комментарии

Задача 1.

1) Обозначение было введено ввиду того, что в формуле моляльности используется масса компонента, обозначаемая .

2) Рассмотрим кривую зависимости среднеионного коэффициента KCl от концентрации (KCl имеет обозначение ) [1].

Из графика видно, что кривая зависимости для KCl не достигает минимума и при моляльности 1 моль/кг, поэтому можно сделать вывод, что среднеионный коэффициент KCl зависит от концентрации не так сильно.