13. Способы выражения состава растворов

(задачи №№ 301 – 325).

Литература:

1. Глинка Н.Л. "Общая химия". - Л.: Химия, 1986, гл. 7, с.197-222.

2. Кожевникова Н.Ю., Коробейникова Е.Г., Кутуев Р.Х., Малинин В.Р., Решетов А.П. "Общая химия". Учебное пособие. - Л.: ЛВПТШ, 1991, тема 8,

с.66-77.

3. Глинка Н.Л. "Задачи и упражнения по общей химии". - Л.: Химия, 1987, гл. 6, с. 106-123.

4. Коробейникова Е.Г., Кожевникова Н.Ю. "Сборник задач и упражнений по общей химии" ч. 3. Способы выражения состава растворов. - СПб.: СПбВПТШ, 1994, 25 с.

5. Коробейникова Е.Г., Родионов В.А., Свидзинская Г.Б. «Свойства растворов». Учебно-методическое пособие. – СПб.: СПб институт ГПС МЧС России, 2003, 54 с.

При изучении данной темы основными вопросами являются следующие.

Классификация растворов. Способы выражения состава растворов.

Вода. Нахождение в природе. Состав и строение молекулы воды. Основные физико-химические свойства воды. Жесткость воды и способы ее устранения.

Образование растворов. Сольватация и гидратация. Теория образования растворов Д.И. Менделеева. Термодинамические основы процесса растворения. Суммарный тепловой эффект растворения вещества.

Растворимость и факторы, влияющие на нее: природа вещества и растворителя, агрегатное состояние, внешние условия (температура, давление). Растворимость газов в жидкостях. Закон Генри. Парциальное давление, закон Дальтона. Взаимная растворимость жидкостей. Растворимость твердых веществ в жидкостях.

Пример. В герметичной емкости объемом 30 м³, заполненной на 1/3, давление паров ацетона при температуре 30⁰С составляет 190 мм рт.ст. Определить концентрацию паров ацетона в % и объем его паров в м³.

Решение:

1. Объемная концентрация паров (газов) в замкнутом объеме рассчитывается через давление насыщенного пара по формуле:

, % ,

где

_ОБ - объемная концентрация газа или пара, %;

Р _S- давление насыщенного пара при данной температуре, мм рт.ст., кПа,

МПа, атм; Р _sрассчитывают по уравнению Антуана или определяют по

номограмме (если не дано по условию задачи).

Р _АТМ- внешнее давление, мм рт.ст., кПа, МПа, атм.

В условии данной задачи величина атмосферного давления не указана, поэтому принимаем его равным нормальному атмосферному давлению.

Определим объемную концентрацию паров ацетона:

25 %

2. По условию задачи в емкости жидкий ацетон занимает 1/3 всего объема. Следовательно, газообразная фаза, в которую входят пары ацетона и воздух, составляет 2/3 объема емкости или

30 (1/3) = 10 м³.

25 % этого объема составляют пары ацетона. Определим объем паров ацетона в м³:

10 0,25 =2,5 м³

Ответ:объемная концентрация паров ацетона составляет 25 %;

объем паров ацетона составляет 2,5 м³.

14. Свойства разбавленных растворов

НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ

(задачи №№ 326 – 350).

Литература:

1. Глинка Н.Л. "Общая химия". - Л.: Химия, 1986, гл. 7, с.197-222.

2. Кожевникова Н.Ю., Коробейникова Е.Г., Кутуев Р.Х., Малинин В.Р., Решетов А.П. "Общая химия". Учебное пособие. - Л.: ЛВПТШ, 1991, тема 8,

с.66-77.

3. Глинка Н.Л. "Задачи и упражнения по общей химии". - Л.: Химия, 1987, гл. 6, с. 106-123.

4. Коробейникова Е.Г., Кожевникова Н.Ю. "Сборник задач и упражнений по общей химии" ч. 3. Способы выражения состава растворов. - СПб.: СПбВПТШ, 1994.

5. Коробейникова Е.Г., Родионов В.А., Свидзинская Г.Б. «Свойства растворов». Учебно-методическое пособие. – СПб.: СПб институт ГПС МЧС России, 2003, 54 с.

В данной теме необходимо изучить коллигативные свойства растворов. Испарение жидкостей. Давление насыщенного пара. 1-й закон Рауля. Температура кипения и температура замерзания растворов. 2-й закон Рауля. Осмотическое давление, закон Вант-Гоффа.

Бинарные жидкие системы. Закон Рауля и отклонения от него. Разделение многокомпонентных жидких систем. Законы Коновалова.

Пример 14.1.Сколько мл глицерина С₃Н₈О₃ плотностью =1,26 г/мл надо добавить к 5 л воды, чтобы получить раствор, не замерзающий при

t= -5⁰С.

Решение:

Для расчета Т_зам раствора удобно пользоваться следующей формулой:

Т_зам = , где

К – криоскопическая константа растворителя, Ккг/моль^-1;

m _{р-рен.в-ва} – масса растворенного вещества, кг или г;

m _р-рит. – масса растворителя, кг или г;

М_{р-рен. в-ва} – молярная масса растворенного вещества, г/моль.

Молярная масса глицерина М = 92 г/моль.

По условию задачи известно, что Т_зам.= -5⁰. Учитывая, что плотность воды составляет 1000 г/л, масса растворителя – водыm_р-рит= 5000 г.

Тогда масса глицерина, которую надо растворить для такого снижения температуры замерзания раствора, составит

= 1235 г

Зная плотность раствора глицерина, рассчитаем необходимый объем глицерина:

= 980 мл

Пример 14.2. Определить давление насыщенного пара смеси спиртов при 10⁰С, если состав смеси в массовых процентах: 1. метанол - 20%, 2. этанол - 30%, 3. пропанол - 50%.

Решение:

Для расчета давления пара над смесью растворителей используют выражение закона Рауля для многокомпонентных систем:

Р_р-р = Р₁⁰N₁ + Р₂⁰N₂ + Р₃⁰N₃ + …, где

Р⁰ - давление насыщенных паров чистых растворителей (1, 2, 3 и т.д.);

N – мольные доли компонентов в растворе.

1. Давление насыщенных паров индивидуальных спиртов при этой температуре (по номограмме)

Р₁=50 мм рт.ст.; Р₂=17 мм рт.ст.; Р₃=8 мм рт.ст.

2. Находим молекулярные массы веществ:

М₁ = 32 г/моль; М₂ = 46 г/моль; М₃ = 60 г/моль.

3. Рассчитываем число моль каждого компонента:

4. Определим мольные доли:

5. Определим общее давление над смесью спиртов:

Р_р-р = 50  0,3 + 17  0,31 + 8  0,39  25 мм рт.ст.