Расчет массовой доли, температуры кристаллизации и кипения растворов неэлектролитов 

Молярная масса растворенного вещества

          
Задание 161. 
Раствор, содержащий 0,512 г неэлектролита в 100 г бензола, кристаллизуется при 5,296°С. Температура кристаллизации бензола 5,5°С. Криоскопическая константа 5,1°С. Вычислите молярную массу растворенного вещества. Ответ: 128 г/моль.
Решение:
Понижение температуры кристаллизации вещества равно понижение температуры замерзания раствора  = 5,5 – 5,26 = 0,2040. Масса растворённого вещества, приходящегося на 1000 г бензола равна:

m(бензол) = (0,512 . 1000)/100 = 5,12 г.

Для расчета молекулярной массы вещества используем уравнение:

понижение температуры замерзания раствора

К – криоскопическая константа; m1 – масса растворённого вещества; m2 – масса растворителя; М – молярная масса растворённого вещества;  понижение температуры замерзания раствора – понижение температуры замерзания раствора.

Тогда

понижение температуры замерзания раствора

Ответ: 128 г/моль.


Массовая доля раствора

Задание 162. 
Вычислите массовую долю (%) водного раствора сахара С12Н22О11 зная, что температура кристаллизации раствора -0,93 С. Криоскопическая константа воды 1.86°. Ответ: 14,6%.
Решение:
Температура кристаллизации чистой воды равна 0oС, следовательно,  понижение температуры замерзания раствора = 0 - (-0,93) = +0,930. МС12Н22О11 = 342 г/моль. Находим массу С12Н22О11, приходящуюся на 1000 г воды используя формулу:

понижение температуры замерзания раствора

К – криоскопическая константа; m1 – масса растворённого вещества; m2 – масса растворителя; М – молярная масса растворённого вещества;  понижение температуры замерзания раствора – понижение температуры замерзания раствора.

Тогда с учётом того, что m2 равно 1000 г, получим:

температура кристаллизации

Общая масса раствора, содержащего 171 г сахара, составляет 1000 + 171 = 1171 г. Процентное содержание сахара в данном растворе находим из соотношения:

температура кристаллизации

m(B) – масса растворённого вещества m(смеси); m(Ра-ра) – масса раствора, которая составляет сумму масс растворителя и растворённого вещества [m(ра-ра) = m(ра-ля) + m(В);   - массовая доля растворённого вещества в процентах.

Ответ: 14,6%.


Температура кристаллизации раствора

Задание 163. 
Вычислите температуру кристаллизации раствора мочевины (NH2)2CO, содержащего 5 г мочевины в 150 г воды. Криоскопическая константа воды 1,86°C. Ответ: -1,03°С.
Решение:

М((NH2)2CO) = 60 г/моль.

По закону Рауля понижение температуры кристаллизации и повышение температуры кипения раствора (температура кристаллизации ) по сравнению с температурами кристаллизации и кипения растворителя выражаются уравнениями:

температура кристаллизации

Е – эбуллиоскопическая константа; К – криоскопическая константа; m1 – масса растворённого вещества; m2 – масса растворителя; М – молярная масса растворённого вещества;  понижение температуры замерзания раствора – понижение температуры замерзания раствора. Тогда понижение температуры кристаллизации раствора мочевины равно:

температура кристаллизации

Вода кристаллизуется при 0оС, следовательно, температура кристаллизации раствора мочевины равна:

Тз = 0 – 1,03 = -1,03oС.

Ответ: -1,03°С.


Эбулиоскопическая константа

Задание 164. 
Раствор, содержащий 3,04 г камфоры С10Н16О в 100 г бензола, кипит при 80,714°С. Температура кипения бензола равна +80,2°С. Вычислите эбулиоскопическую константу бензола. Ответ: 2,57.
Решение:
Повышение температуры кипения равно:  повышение температуры кипения раствора = 80,714 – 80,2 = 0,5140. М(С10Н16О) = 152 г/моль. эбулиоскопическую константу камфоры вычислим, используя уравнение Рауля:

эбулиоскопическая константа

Е эбулиоскопическая константа; m1 – масса растворённого вещества; m2 – масса растворителя; М – молярная масса растворённого вещества; повышение температуры кипения раствора  – повышение температуры кипения раствора.

Отсюда

эбулиоскопическая константа

Ответ: 2,57°С.


Массовая доля раствора

Задание 165. 
Вычислите массовую долю (%) водного раствора глицерина С3Н5(ОН)3, зная, что этот раствор кипит при 100,39°С. Эбулиоскопическая константа воды 0.52°. Ответ: 6,45%.
Решение:

М((С3Н5(ОН)3) = 92 г/моль.

Температура кипения чистой воды равна 1000С, следовательно, температура кристаллизации  = 100,39 - 100 = +0,390. М((С3Н5(ОН)3) = 92 г/моль. Находим массу С3Н5(ОН)3 приходящуюся на 1000 г воды используя формулу:

эбулиоскопическая константа

Е – эбулиоскопическая константа; m1 – масса растворённого вещества; m2 – масса растворителя; М – молярная масса растворённого вещества;  повышение температуры кипения раствора – повышение температуры кипения раствора.

Тогда с учётом того, что m2 равно 1000 г, получим:

 

эбулиоскопическая константа

Общая масса раствора, содержащего 69,0 г глицерина, составляет 1000 + 69,0 = 1069 г. Процентное содержание глицерина в данном растворе находим из соотношения:

эбулиоскопическая константа

m(B) – масса растворённого вещества m(смеси); m(ра-ра) – масса раствора, которая составляет сумму масс растворителя и растворённого вещества [m(ра-ра) = m(ра-ля) + m(В); массовая доля  - массовая доля растворённого вещества в процентах.

Ответ: 6,45%.


Молярная масса неэлектролита

Задание 166. 
Вычислите молярную массу неэлектролита, зная, что раствор, содержащий 2,25 г этого вещества в 250 г воды. кристаллизуется при -0,279°С, Криоскопическая константа воды 1,86°. Ответ: 60 г/моль.
Решение:
Температура кристаллизации чистой воды равна 0oС, следовательно,  температура кристаллизации = 0 - (-0,279) = +0,2790. Для расчета используем уравнение:

температура замерзания

К – криоскопическая константа; m1 – масса растворённого вещества; m2 – масса растворителя; М – молярная масса растворённого вещества; понижение температуры замерзания раствора – понижение температуры замерзания раствора.

Тогда 

температура замерзания 

Ответ: 60 г/моль.


Температура кипения раствора

Задание 167. 
Вычислите температуру кипения 5%-ного раствора нафталина С10Н8 в бензоле. Температура кипения бензола 80,2oС. Эбулиоскопическая константа его 2,57°. Ответ: 81 ,25°С.
Решение: 
М(С10Н8) = 128 г/моль. 
По закону Рауля раствор закипает при более высокой температуре, так как концентрация молекул растворителя в нём всегда ниже, чем в чистом растворителе, и давление насыщенного пара раствора достигает атмосферного при более высокой температуре. Выражается это уравнением:

 эбулиоскопическая константа

Е – эбулиоскопическая константа; m1 – масса растворённого вещества, 5 г; m2 – масса растворителя 95г; М – молярная масса растворённого вещества; понижение температуры замерзания раствора – понижение температуры замерзания раствора.

Повышение температуры кипения раствора нафталина равно:

эбулиоскопическая константа

Следовательно, температура кипения раствора t(ра-ра) = t(ра-ля) + температура кристаллизации = 80,2 + 1,05 = 81,25oС.

Ответ: 81 ,25°С.