Учебное пособие для студентов 1 го курса фен



Pdf көрінісі
бет51/66
Дата06.11.2023
өлшемі6,53 Mb.
#190004
түріУчебное пособие
1   ...   47   48   49   50   51   52   53   54   ...   66
Байланысты:
httpslib.nsu.ruxmluibitstreamhandlensu584Задачник Физическая20химия.pdfsequence=4&isAllowed=y

§
 
8. Термодинамика идеальных растворов.
 
Равновесия в растворах электролитов
 
8.1. 
Термодинамика идеальных растворов
 
Для описания многокомпонентных систем вводится понятие 
парциальная
 
молярная
 
энергия
 
Гиббса
.
i
J
n
T
P
i
dn
dG







,
,

μ
i
Из
-
за важности она получила специальное обозначение и 
название: 
μ
i
 

 
химический
 
потенциал
 i-
го
 
компонента
.
Идеальный
 
раствор
 

это раствор, в котором силы парных 
взаимодействий между частицами растворителя и растворенного 
вещества одинаковы. Образование идеального раствора не 
сопровождается тепловыми эффектами или изменением объема. 
Для идеального раствора справедливы следующие выражения: 
 
μ
2
 
= μ
2
º
+ RTlnC
2

для растворенного вещества (индекс 2) в 
идеальном растворе. 
Стандартное состояние 
С
2
= 1 моль/л, тогда 
μ
2
 
= μ
2
º

μ
1
 
= μ
1
º
+ RTln
х
1

для растворителя (индекс 1) в идеальном 
растворе. 
х
1

молярная доля растворителя. Стандартное состояние 
х
1
= 1 (индивидуальный растворитель), тогда 
μ
1
 
= μ
1
º

Свойства идеальных растворов.
 
1. 
Давление
 
пара
 
растворителя
 
над
 
раствором

Для раствора 
нелетучего вещества в летучем растворителе выполняется 
соотношение, которое называется 
законом
 
Рауля

2
0
0
x
p
p
p



р

давление пара растворителя над раствором, 
р
0

давление 
пара над чистым растворителем, 
х
2

молярная доля растворенного 
вещества. Закон
Рауля: относительное понижение давления пара 
растворителя над раствором пропорционально молярной доле 
растворенного вещества: 
p

p
0
(1 

x
2
) = 
p
0
 x
1


120 
2. 
Растворимость
 
газа
пропорциональна его парциальному 
давлению в газовой смеси (закон Генри). 
Г
K
p
C

2
2

где
 
С
2

молярная концентрация растворенного газа, 
р
2

парциальное давление газа, 
К
г

константа Генри. 
3. 
Осмотическое
 
давление
.
В системах, где растворы
разделены полупроницаемой 
мембраной, пропускающей только молекулы растворителя, 
возникает односторонний перенос растворителя –
осмос
.
Разность давлений раствора и растворителя на мембрану –
осмотическое давление (

)


 
= С
2
RT
(

= 0,082 атм∙л/моль∙К), где 
C
2

молярная концентрация растворенного вещества. 
В случае, когда в растворе находится несколько
типов
различных
частиц
растворенного вещества, формула для осмотического 
давления будет выглядеть следующим образом:

 = 

С
i
RT

где 
С
i

концентрация каждого типа частиц, существующих в 
растворе, кроме молекул растворителя. В частности, подобная 
ситуация будет наблюдаться в растворах электролитов. 
Задачи
 
8.1. 
Имеются 0,01 М растворы сахарозы, NaCl и FeCl
3
. Не 
прибегая к расчѐтам, расположите их в порядке уменьшения 
равновесного давления паров воды (а), температур кипения (б) и 
плавления (в).
8.2. 
Расположите в порядке возрастания осмотического давления 
0,1 
М водные растворы: 
NaCl; CaCl
2
; Fe(SO
4
)
2
; AlCl
3
; сахара; 
уксусной кислоты; 
K
3
[Al(OH)
6
]. 
8.3. 
Рассчитать состав раствора бензол –
толуол, который при 
нормальном давлении кипит при температуре 100
°C. Раствор 
считать идеальным. Давления пара чистых бензола и толуола при 
100 
°C равны 1350 Торр и 556 Торр соответственно. 
8.4. 
Этанол и метанол при смешении образуют почти идеальные 
растворы. При 20
°C давление пара этанола равно 5
,
93 кПа, а 
метанола 11
,
83 кПа. Рассчитать давление пара раствора, состоящего 


121 
из 100 г этанола и 100 г
метанола, а также состав (в мольных долях) 
пара над этим раствором при 20
°
C. 
8.5. 
Для двух идеальных растворов, полученных путем 
растворения 10 г вещества А в 78 г бензола и 48 г вещества В в 156 
г бензола, отношение парциальных давлений паров бензола над 
растворами равно p
1
/p
2
= 2. Молекулярная масса А равна 100. 
Определить молекулярную массу В с учетом, что A и B не являются 
электролитами. 
8.6. 
Вещества Х и 

образуют идеальный раствор. Давление пара 
над чистым веществом Х равно 200 мм
рт. ст. Вещество 

нелетучее. Давление пара над раствором, содержащим 20 г Х и 1 г 
Y
, равно 195 мм рт.
ст. Найти отношение молекулярных масс 
веществ 
M
Y
:M
X
.
8.7. 
Оценить растворимость кислорода воздуха в воде при 25
°С, 
если константа Генри для кислорода 
К
Г
= 1,22∙10

3
моль
/
л∙атм. 
8.8. 
Давление насыщенных паров воды над раствором сахара в 
воде при 25 °С составляет 97% давления насыщенных паров над 
чистой водой. Определить разность химических потенциалов воды 
в растворе сахара и чистой воде. 
8.9. 
Давление
пара над водным раствором глюкозы (С
6
Н
12
О
6
) на 
1,5% ниже давления пара над чистым растворителем. Определить 
осмотическое давление этого раствора при 50 °С. 
8.10. 
При 17
°С осмотическое давление раствора органического 
вещества
-
неэлектролита в воде равно 2,05 атм. Рассчитать 
молярную массу вещества, если в 100 мл раствора содержится 0,5 г 
этого вещества. 
8.11. 
Для определения относительной молекулярной массы 
вещества, являющегося неэлектролитом, его навеска массой 1,764 г 
была растворена в воде, и объем раствора доведен до 100 мл. 
Измеренное осмотическое давление раствора оказалось равным 
23,8 
мбар
при 20
°С. Рассчитайте молярную массу указанного 
вещества. 
8.12. 
Сравнить осмотическое давление 10

4
М водного раствора 
сахарозы (не электролит), 10

4
М раствора NaCl и 10

4
М раствора 


122 
NaOH при 298 К. 
8.13. 
Сколько воды надо прибавить к 2 л раствора сахара, чтобы 
понизить его осмотическое давление в 3 раза? 
8.14. 
Сравнить осмотические давления растворов (Т
 
= 298 К), 
содержащих: 
а) 5 г сахара (С
12
Н
22
О
11
) в 1 л раствора и 5 г спирта (С
2
Н
6
О) в 1 л 
раствора; 
б) 0,1 моля сахара в 1 л раствора и 0,1 моля NaCl в 1 л раствора. 
8.15. 
Морская вода в среднем содержит 35 г/л солей (в основном 
NaCl). При Т
 
= 298 К оценить: 
а) понижение давления пара растворителя; 
б) осмотическое давление морской воды
в) во сколько раз нужно разбавить морскую воду, чтобы она 
могла служить заменителем плазмы крови с осмотическим 
давлением 7,5 атм? 
8.16. 
Давление пара чистого растворителя при 140
°С равно 
1,36 
атм. Рассчитать состав раствора нелетучего вещества в этом 
растворителе при 130
°С, если давление пара раствора при 130
°С 
равно 0,25 атм, а 

Нº
исп.
растворителя 15124 Дж/моль. 


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   47   48   49   50   51   52   53   54   ...   66




©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет