Материал: Ананева Сборник тестов и задач по курсу кхимии 2014

Макроскопические свойства растворов можно использовать для определения состояния растворенного вещества в растворе. Для этой цели необходимо сопоставить экспериментальные данные (осмотическое давление, повышение температуры кипения, понижение температуры замерзания раствора) с рассчитанными по законам Рауля или Вант-Гоффа, т.е., по существу, определить изотонический коэффициент, как отношение этих величин:

= πэксп = эксп; πрасч расч

= эксп = эксп

расч расч

Определим значение i, используя следующее соотношение:

= эксп.расч

Расчетное значение понижения температуры замерзания определим по закону Рауля:

расч = mKкр = (B) Kкр.

M(B)·m(H2O)

ДляNaCl

5,26расч = 58,5 · 0,1 1,86 = 1,67;

для ацетона

5,23расч = 58 · 0,1 1,86 = 1,6;

для уксусной кислоты

48,04расч = 60 · 0,1 1,86 = 14,89;

Отсюда изотонические коэффициенты:

для NaCl

116

= 3,051,67 = 1,8 > 1;

Следовательно, раствор NaCl является электролитом. Этот вывод, полученный из формального расчета, легко можно объяснить. Действительно, вещество с ионными связями в водном растворе диссоциирует на ионы, поэтому реальная концентрация частиц становится больше моляльной, что и приводит к отклонению от закона Рауля.

Для ацетона

= 1,671,68 = 1.

Раствор ацетона подчиняется закону Рауля. Ацетон в водном растворе не подвергается диссоциации (нет одинарных сильнополярных или ионных связей) и ассоциации (молекулы ацетона не способны образовывать друг с другом водородные связи, так как нет поляризованных атомов водорода).

Для уксусной кислоты

9,18= 14,89 = 0,62 < 1.

Следовательно, молекулы уксусной кислоты в водном растворе ассоциированы. Функциональная группа уксусной кислоты имеет сильно поляризованный атом водорода и атом кислорода с большой электроотрицательностью и неподеленной электронной парой, поэтому молекулы уксусной кислоты могут взаимодействовать друг с другом, образуя, например, димеры за счет водородных связей.

Пример 18.9.3. Вычислить осмотическое давление при 22оС раствора, в 1,2 л которого содержится 20,5 г сахара.

Решение:

Воспользуемся формулой расчета осмотического давления π = iСRT , где i – изотонический коэффициент.

Для неэлектролитов, к которым относится сахар, i = 1. Концентрация – количество моль растворенного вещества в

растворе:

С = = · .

Подставив выражение концентрации в формулу для осмотического давления, получим

Пример 18.9.4. Вычислите молярную массу глицерина, зная, что раствор, содержащий 11,04 г глицерина в 800 г воды, кристаллизуется при – 0,279 оС

Решение. Воспользуемся следствием из закона Рауля. Температура замерзания чистой воды 0 оС, значит, понижение

118

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица Приложения 1

Энергия разрыва связей при 0 К двухатомных молекул

Таблица Приложения 4

Относительные электроотрицательности атомов (ЭО) в молекулах

(для приближенных расчетов можно использовать значения ЭО без учета степени окисления элемента)

120