Водный раствор с массовой долей растворённого вещества ω, находящийся при атмосферном давлении и температуре 20 оС, имеет плотность ρ и кажущуюся степень диссоциации вещества а. Давление насыщенного пара чистой воды в указанных условиях 17,54 мм.рт.ст. Криоскопическая постоянная воды К = 1,86 К∙кг/моль, а её эбулиоскопическая постоянная Е = 0,512 К∙кг/моль. По данным своего варианта определить давление паров и осмотическое давление раствора. При какой температуре замерзнет и закипит раствор?
Дано: (NH4)2SO4, ω = 1,719 %; ρ = 1,008 г/см3; а = 61,6 %.
Найти: р, π - ?
Ответ
р = 17,45 мм.рт.ст; π = 7,1∙105 Па; Т3 = -0,55 оС; Тк = 100,15 оС.
Задание
Напишите ионно-молекулярное и молекулярное уравнения гидролиза по первой ступени соли, указанной в вашем варианте
Решение
Диссоциация сульфата аммония в водном растворе идет по уравнению
(NH4)2SO4 ↔ 2NH4+ + SO42-.
Из 1 молекулы (NH4)2SO4 образуется 3 иона.
Давление раствора, согласно закону Рауля, равно
p=p0∙1-i∙n2n1+n2,
где р0 – давление паров растворителя, равно 17,54 мм.рт.ст.;
i – изотонический коэффициент;
п1 – число молей растворителя;
п2 – число молей растворенного вещества.
Изотонический коэффициент равен
i = 1 + α∙(k – 1),
где α – кажущаяся степень диссоциации, равна 61,6 % или 0,616;
k – число ионов, на которые диссоциирует молекула электролита, равно 3.
i = 1 + 0,616∙(3 – 1) = 2,232.
В 100 г раствора с ω = 1,719 % содержится тВ = 1,719 г.
Число молей (NH4)2SO4 равно
п2 = тВ/МВ,
где тВ – масса растворённого вещества, равна 1,719 г;
МВ – молярная масса (NH4)2SO4, равна (14 + 1∙4)∙2 + 32 + 16∙4 = 132 г/моль.
п2 = 1,719/132 = 0,013 (моль)
Число молей Н2О равно
п1 = тр/Мр,
где тр – масса растворителя, равна 100 – 1,719 = 98,281 г;
Мр – молярная масса растворителя, равна для Н2О Мр = 1∙2 + 16 = 18 г/моль.
п1 = 98,281/18 = 5,460 (моль).
p=17,54∙1-2,232∙0,0135,460+0,013=17,45 (мм.рт.ст)
Согласно закону Вант-Гоффа, осмотическое давление раствора равно
π = i∙C∙R∙T,
где i – изотонический коэффициент, равен 2,232;
С – молярная концентрация, моль/м3;
R – универсальная газовая постоянная, равна 8,31 Дж/моль∙К;
Т – температура по шкале Кельвина, равна 20 + 273 = 293 К.
Молярная концентрация раствора равна
C=mBMB∙V,
где тВ – масса растворенного вещества, 1,719 г;
МВ – молярная масса (NH4)2SO4, равна (14 + 1∙4)∙2 + 32 + 16∙4 = 132 г/моль;
V – объём раствора, м3.
100 г 1,179 %-го раствора с плотностью ρ = 1,008 г/см3 занимают объём
V = тр-ра/ρ,
где тр-ра – масса раствора, равна 100 г;
ρ – плотность раствора 1,008 г/см3.
V = 100/1,008 = 99,2 (см3) = 99,2∙10-6 (м3)
C=1,719132∙99,2∙10-6=131,28 (моль/м3).
π = 2,232∙131,28∙8,31∙293 = 7,1∙105 (Па).
Температура замерзания раствора равна
Tз=T0-i∙K∙mB∙1000MB∙mp,
где Т0 – температура замерзания растворителя, равна 0 оС;
i – изотонический коэффициент, равен 2,232;
К – криоскопическая постоянная, равна 1,86 К∙кг/моль;
тВ – масса растворенного вещества, 1,719 г;
МВ – молярная масса (NH4)2SO4, равна (14 + 1∙4)∙2 + 32 + 16∙4 = 132 г/моль;
тр – масса растворителя, равна 100 – 1,719 = 98,281 г.
Tз=0-2,232∙1,86∙1,719∙1000132∙98,281=-0,55 оС.
Температура кипения раствора равна
Tк=T0+i∙E∙mB∙1000MB∙mp,
где Т0 – температура кипения растворителя, равна 100 оС;
i – изотонический коэффициент, равен 2,232;
Е – эбулиоскопическая постоянная, равна 0,512 К∙кг/моль;
тВ – масса растворенного вещества, 1,719 г;
МВ – молярная масса (NH4)2SO4, равна (14 + 1∙4)∙2 + 32 + 16∙4 = 132 г/моль;
тр – масса растворителя, равна 100 – 1,719 = 98,281 г.
Tк=100+2,232∙0,512∙1,719∙1000132∙98,281=100,15 оС.
Ответ: р = 17,45 мм.рт.ст; π = 7,1∙105 Па; Т3 = -0,55 оС; Тк = 100,15 оС.
Задание
Напишите ионно-молекулярное и молекулярное уравнения гидролиза по первой ступени соли, указанной в вашем варианте
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
