Константа эбуллиоскопическая воды: Определите температуру кипения ω%ного водного раствора неэлектролита A. Эбулиоскопическая константа воды равна Кэ K∙кг/моль.

Содержание

Термодинамика растворения

Растворение является самопроизвольным процессом, поэтому G_{растворения} 0. Величина и знак G_{растворения} определяются энтропийным и энтальпийным факторами:

G_{растворения} =_{Н_{растворения}_{– ТS_{растворения}}}

Энтальпию растворения кристаллического вещества ионного типа можно рассматривать как сумму энтальпии фазового перехода (ф.п.) и энтальпии сольватации (если растворитель вода, то энтальпии гидратации):

Н_{растворения}₌Н_ф.п. + Н_гидр.,

где Н_{растворения}_{– изменение энтальпии при образовании бесконечно разбавленного раствора из ионного кристалла и растворителя; Н_ф.п._{– изменение энтальпии при взаимном удалении ионов в процессе разрушения кристаллической решетки соли; Н_гидр. – изменение энтальпии при гидратации стехиометрической смеси положительных и отрицательных ионов.}}

Борьба двух вкладов в последнем приведенном уравнении определяет знак теплового эффекта растворения соли (экзотермический или эндотермический), так как Н_ф.п_{– большая эндотермическая величина (Н_ф.п. 0), а Н_гидр. – близкая к ней по абсолютному значению экзотермическая величина (Н_гидр.  0).}

Таким образом:

а) если Н_ф.п.  Н_гидр., то Н_{растворения} 0, процесс эндотермический;

б) если Н_ф.п.  Н_гидр., то Н_{растворения}  0, процесс экзотермический.

Процесс растворения зависит и от энтропийного фактора:

S_{растворения}= S_ф.п. + S_гидр.

При растворении твердых веществ S_ф.п.  0. Гидратация означает упорядочение состояния системы (происходит уменьшение числа частиц) и в этом случае

S_гидр.

Идеальные и неидеальные растворы

С точки зрения термодинамики все растворы можно разделить условно на две группы: идеальные и неидеальные (реальные) растворы. Идеальные растворы — это такие растворы, у которых отсутствует все виды взаимодействий между частицами растворенного вещества и частицами растворителя. Для идеальных растворов

Н_{растворения} = 0, т.к. G_{растворения} = Н_{растворения}_{– ТS_{растворения} и}

Н_{растворения} = 0, то G_{растворения} = –ТS_{растворения}. Так как, G_{растворения}_{ 0, то единственная движущей силой образования идеального раствора является увеличение энтропии. Идеальных растворов в природе нет. Но по свойствам к идеальным растворам приближаются реальные сильно разбавленные растворы, в которых взаимодействие между частицами становится настолько малым, что его можно не учитывать.}

Обычно свойства разбавленных растворов делят на две группы. К первой относятся свойства, не зависящие для данного растворителя от природы растворенного вещества, а зависящие от числа растворенных частиц. Эти свойства называются коллигативными.

К коллигативным свойствам относятся: осмотическое давление, понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором, понижение температуры замерзания растворов по сравнению с чистым растворителем, повышением температуры кипения растворов по сравнению с чистым растворителем.

Следует иметь в виду, что при одной и той же концентрации растворов электролита и неэлектролита, общее число частиц в растворе электролита будет больше с учетом процесса диссоциации.

Ко второй группе относятся свойства, зависящие от природы растворенного вещества. Это электрическая проводимость, оптические (поглощение, преломление и т.д.), объемные и другие свойства.

Урок по теме ”Термодинамика “
Термодинамика”, привести усвоенные понятия в стройную систему связей и отношений между её элементамиМолекулярная физика и термодинамика
Ч. Молекулярная физика и термодинамика / И. И. Проневич, Р. Г. Пинчук, И. В. Приходько, В. Я. Матюшенко; м-во образования Респ. Беларусь,…Химическая термодинамика равновесие в растворах
Х 46 Химическая термодинамика. Равновесие в растворах : методические указания к выполнению лабораторных занятий / сост. Г. Г. Абдуллина,…Программа обучения студентов (Syllabus) по дисциплине Термодинамика…
…Молекулярная физика и термодинамика для студентов специальностей «Физик а»
Молекулярная физика и термодинамика : методические указания к практическим занятиям для студ специальностей «Физика», «Физика и информатика»,…Что делать при внезапном подъеме артериального давления
Возьмите под язык, разжуйте и рассосите до полного растворения препарат быстрого действия Каптоприл (25-50 мг)«Современные технологии и окружающая среда»
Общие принципы оценки, роль испарения и конденсации, растворения и кристаллизации, адсорбции и десорбции, окислительно-восстановительного. ..Основные технические характеристики подогревателей бандажных номакон™…
С с целью обеспечения необходимой пропускной способности фильтра за счет снижения вязкости топлива и растворения образовавшихся в…Колядные пряники
Сахар высыпать в кастрюлю с водой и на маленьком огне постоянно помешивать довести до полного растворения сахара. Далее емкость…Курс: 1 Специальность: 051301 «Общая медицина»; 051302 «Стоматология»
Цель: Расширить понятия об основных свойствах растворов, познакомить с законами растворения газов в жидкостях и коллигативными свойствами…
Общие свойства растворов — Студопедия
Поделись
К общим свойствам растворов относятся понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором, понижение температуры замерзания, повышение температуры кипения и осмотическое давление.
Исследование свойств разбавленных растворов показало, что понижение давления пара, повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания обусловлены только числом растворенных частиц в определенном объеме данного растворителя и не зависят от природы растворенного вещества. В этом заключается сущность законов Рауля.
В общем виде зависимость повышения температуры кипения Dt_кип. и понижения температуры замерзания Dt_зам. разбавленных растворов от концентрации можно записать так:
Dt_кип = К_э×С_m и Dt_зам = К_к×С_m ,
где К_э и К_к – эбулиоскопическая и криоскопическая постоянные растворителя (°С × кг × моль^-1или К × кг × моль^-1).
С_m – моляльность вещества в растворе (моль/кг)
В этих уравнениях моляльную концентрацию можно заменить отношением массы растворенного вещества в 1000 г растворителя (m) к молярной массе этого вещества (М). Тогда
По этой формуле можно рассчитать молярную массу растворенного вещества.
Пример 1. Вычислите температуры кристаллизации и кипения водного раствора глюкозы с массовой долей С₆Н₁₂О₆ 2 %.
Решение. По закону Рауля: или (1)
и или (2)
Для воды К_к = 1,86 и К_э = 0,52
Молярная масса глюкозы
Исходя из понятия массовой доли растворенного вещества, выраженной в процентах: в 100 г раствора содержится 2 г глюкозы. Следовательно, масса растворителя будет равна: 100-2=98 г.
Найдем массу растворенного вещества в 1000 г растворителя (воды):
в 98 г воды содержится 2 г глюкозы
в 1000 г воды содержится m г глюкозы
Следовательно, понижение температуры замерзания раствора по формуле (1):
Так как , то температура замерзания (кристаллизации) раствора равна:
, где 0 ^°С — температура замерзания воды.
Повышение температуры кипения раствора равно по формуле (2):
Вода кипит при 100 ^°С, следовательно, температура кипения этого раствора равна:
Пример 2. Раствор, содержащий 1,22 г бензойной кислоты С₆Н₅СООН в 100 г сероуглерода, кипит при 46,529 ⁰С. Температура кипения сероуглерода 46,3 ⁰С. Вычислите эбулиоскопическую константу сероуглерода.
Решение. По закону Рауля: (2) ,
где Dt_кип – повышение температуры кипения раствора равно:
Молярная масса бензойной кислоты
Найдем массу растворенного вещества в 1000 г растворителя:
в 100 г сероуглерода содержится 1,22 г бензойной кислоты
в 1000 г сероуглерода содержится m г бензойной кислоты
Из формулы (2) находим эбулиоскопическую константу:
Пример 3. Раствор, содержащий 11,04 г глицерина в 800 г воды, кристаллизуется при t = –0,279 ⁰С. Вычислите молярную массу глицерина.
Решение. Из формулы (1) находим молярную массу:
Температура кристаллизации чистой воды 0 ^°С, следовательно, понижение температуры кристаллизации (замерзания) равно:
Dt = 0 – (-0,279) = 0,279 ^°С
Криоскопическая константа для воды К_к = 1,86. Массу глицерина (m), приходящуюся на 1000 г воды найдем из пропорции:
в 800 г Н₂О содержится 11,04 г глицерина
в 1000 г Н₂О содержится m г глицерина
Подставляя в уравнение числовые значения К_к, m и Dt , находим молярную массу глицерина:
Пример 4. Вычислите массовую долю (в процентах) мочевины (NH₂)₂CO в водном растворе, зная, что раствор замерзает при температуре
t_{зам. раствора} = –0,465 ⁰С.
Решение. Температура замерзания чистой воды 0⁰С, следовательно,
Dt = 0 – (-0,465) = 0,465°С. Зная, что молярная масса мочевины , находим массу m (г) растворенного вещества в 1000 г воды, из формулы (1):
Общая масса раствора равна сумме масс растворенного вещества и растворителя: m_{раствора} = 1000 + 15 = 1015 г.
Массовую долю мочевины в данном растворе находим из соотношения:
в 1015 г раствора содержится 15 г мочевины
в 100 г раствора содержится х г мочевины
Массовая доля мочевины в водном растворе составляет 1,48 %.
ЗАДАНИЯ
161. Раствор, содержащий 0,512 г вещества в 100 г бензола, кристаллизуется при 5,296 ⁰С. Температура кристаллизации бензола 5,5 ⁰С. Криоскопическая константа 5,1. Вычислите молярную массу растворенного вещества.
162. Вычислите массовую долю (в процентах) сахара С₁₂Н₂₂О₁₁ в водном растворе, зная температуру кристаллизации этого раствора
t = -0,93 ⁰С. Криоскопическая константа воды 1,86.
163. Вычислите температуру кристаллизации раствора мочевины (NH₂)₂CO, содержащего 5 г мочевины в 150 г воды. Криоскопическая константа воды равна 1,86.
164. Раствор, содержащий 3,04 г камфоры С₁₀Н₁₆О в 100 г бензола, кипит при 80,714 ⁰С. Температура кипения бензола 80,2 ⁰С. Вычислите эбулиоскопическую константу бензола.
165.Вычислите массовую долю (в процентах) глицерина С₃Н₅(ОН)₃в водном растворе, зная, что этот раствор кипит при 100,39 ⁰С. Эбулиоскопическая константа воды 0,52.
166. Вычислите молярную массу вещества, зная, что раствор, содержащий 2,25 г этого вещества в 250 г воды, кристаллизуется при
t = – 0,279 ⁰С. Криоскопическая константа воды 1,86.
167. Вычислите температуру кипения раствора нафталина С₁₀Н₈в бензоле с массовой долей С₁₀Н₈ 5 %. Температура кипения бензола 80,2 ^°С. Эбулиоскопическая константа бензола равна 2,57.
168. Раствор, содержащий 25,65 г некоторого вещества в 300 г воды, кристаллизуется при t = – 0,465 ⁰С. Вычислите молярную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86.
169. Вычислите криоскопическую константу уксусной кислоты, зная, что раствор, содержащий 3,56 г антрацена С₁₄Н₁₀ в 100 г уксусной кислоты, кристаллизуется при 15,718 ⁰С. Температура кристаллизации уксусной кислоты 16,65 ⁰С.
170. Равные массовые количества камфоры С₁₀Н₁₆О и нафталина С₁₀Н₈ растворены в одинаковых количествах бензола. Какой из этих растворов кипит при более высокой температуре?
171. Температура кристаллизации раствора, содержащего 66,3 г некоторого вещества в 500 г воды, равна t = –0,558 ⁰С. Вычислите молярную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86.
172. Сколько граммов анилина С₆Н₅NH₂ следует растворить в 50 г этилового эфира, чтобы температура кипения раствора была выше температуры кипения этилового эфира на 0,53 ⁰С. Эбулиоскопическая константа этилового эфира 2,12.
173. Вычислите температуру кристаллизации водного раствора этилового спирта с массовой долей С₂Н₅ОН 2 %. Криоскопическая константа воды 1,86.
174. Сколько граммов мочевины (NH₂)₂CO следует растворить в 75 г воды, чтобы температура кристаллизации понизилась на 0,465⁰С? Криоскопическая константа воды 1,86.
175. Вычислите массовую долю (в процентах) глюкозы С₆Н₁₂О₆ в водном растворе, зная, что этот раствор кипит при 100,26 ⁰С. Эбулиоскопическая константа воды 0,52.
176. Сколько граммов фенола С₆Н₅ОН следует растворить в 125 г бензола, чтобы температура кристаллизации раствора была ниже температуры кристаллизации бензола на 1,7 ⁰С? Криоскопическая константа бензола 5,1.
177.Сколько граммов мочевины (NH₂)₂CO следует растворить в 250 г воды, чтобы температура кипения повысилась на 0,26 ⁰С? Эбулиоскопическая константа воды 0,52.
178. При растворении 2,3 г некоторого вещества в 125 г воды температура кристаллизации понижается на 0,372 ⁰С. Вычислите молярную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86.
179. Вычислите температуру кипения водного раствора пропилового спирта с массовой долей С₃Н₇ОН 15 %. Эбулиоскопическая константа воды 0,52.
180. Вычислите массовую долю (в процентах) метанола СН₃ОН в водном растворе, температура кристаллизации которого t_зам = –2,79 ⁰С. Криоскопическая константа воды 1,86.

физическая химия — Зависит ли эбуллиоскопическая постоянная от температуры?
Краткий ответ
Пока внешнее давление постоянно, нет смысла обсуждать температурную зависимость $K_b$. При изменении внешнего давления изменяется температура кипения растворителя, а следовательно, и эбуллиоскопическая постоянная.
Более длинная версия
Условие равновесия (пропустите, если вам знакомо)
Кипение является обратимым равновесным процессом. По второму закону термодинамики 9{k}\mu_i\mathrm{d}n_i=0.$$
В настоящее время у нас есть две фазы: газ и жидкость. Кипение представляет собой динамическое равновесие , дифференциалы отличны от нуля, $\mathrm{d}n_1 = -\mathrm{d}n_2$, поэтому
$$\mathrm{d}G_\text{P,T } = 0 \iff G_\text{жидкость} = G_\text{газ} \iff \mu_\text{жидкость} = \mu_\text{газ}.$$
Уравнение Клаузиуса$-$Клапейрона (пропустить если знакомо)
Допустим замкнутая система с начальным равновесием, постоянной температурой и давлением. Мы видели, что
$$G_\text{жидкость} = G_\text{газ}.$$
Теперь измените температуру. Для достижения нового равновесия в замкнутой системе давление также должно измениться. При этом новом равновесии $G’_\text{жидкость} = G’_\text{газ}$, поэтому
$$\mathrm{d}G_\text{жидкость} = \mathrm{d}G_ \text{газ},$$
или эквивалентно,
$$V_\text{жидкость}\mathrm{d}P — S_\text{жидкость}\mathrm{d}T = V_\text{газ}\ mathrm{d}P — S_\text{gas}\mathrm{d}T. 2}. $ $
Предполагая, что $\Delta H$ не является функцией температуры,
$$\ln \frac{P_2}{P_1} \ приблизительно -\frac{\Delta H}{R}\left(\frac{1} {T_2} — \frac{1}{T_1}\right).\tag{Клаузиус–Клапейрон}$$
ПРИМЕЧАНИЕ. Здесь есть небольшая, но важная деталь, о которой следует помнить. Предположение, что $\Delta H$ не зависит от температуры, только сделает наши уравнения более неточными, но это не повлияет на наш ответ. См. определение ниже.
Повышение температуры кипения 9\circ_\text{b})}\frac{M_{\text{растворитель}}}{1000}. \tag2$$
Не имеет значения, являются ли наши предыдущие уравнения простым приближением, теперь это определение эбуллиоскопической постоянной. Видно, что оно никак не зависит от внешней температуры. Оно зависит только от температуры кипения чистого растворителя при некотором вполне определенном внешнем давлении $P_\text{ext}$. Чтобы изменить эту температуру, нам пришлось бы изменить внешнее давление или вообще выбрать другой растворитель. 9\circ_\text{b}$ изменится на новое значение. Нет оснований полагать, что квадрат температуры кипения сократится с изменением энтальфии парообразования. Следовательно, эбуллиоскопическая постоянная будет изменяться и в этом смысле зависит от температуры. Точная функция будет варьироваться в зависимости от используемого растворителя, но, скорее всего, при необходимости она аппроксимируется полиномами с эмпирическими коэффициентами.
Вопрос № e695c | Socratic
Я не совсем понимаю, почему в задаче указана плотность воды, так как это не нужно для нахождения температуры кипения и точки замерзания раствора.
Я могу только предположить, что ваш раствор содержит #»57,8 г»# глюкозы, растворенной в #»465 мл»# воды. Поскольку плотность воды должна быть принята равной #»1,00 г/мл»#, это не повлияет на окончательный результат.
Итак, первым делом нужно определить массу воды
#465цвет(красный)(отмена(цвет(черный)(«мл»))) * «1,00 г»/(1цвет(красный)(отмена(цвет(черный)(«мл»)))) = «465 г «#
Уравнение для понижения точки замерзания выглядит так
#DeltaT_f = i * K_f * b» «#, где
#DeltaT_f# — депрессия точки замерзания;
#i# — фактор Вант-Гоффа , равный #1# для неэлектролитов;
#K_f# — криоскопическая константа растворителя;
#b# — моляльность раствора.
В вашем случае глюкоза является неэлектролитом , что означает, что она не диссоциирует с образованием ионов в растворе. В результате у вас #i=1#.
Чтобы рассчитать моляльность раствора, вам нужно знать две вещи
количество молей растворенного вещества, в вашем случае сахарозы
масса растворителя, в вашем случае воды, выраженная в кг
Используйте молярную массу глюкозы, чтобы определить, сколько молей содержится в этом образце
#57.8цвет(красный)(отмена(цвет(черный)(«г»))) * «1 моль глюкозы»/(180.156цвет(красный)(отмена(цвет(черный)(«мл»)))) = «0,3208 моль глюкозы» № 9@»С»)#
Расчет температуры кипения раствора оставлю вам в качестве практики. Уравнение для повышения точки кипения равно
.
#DeltaT_b = i * K_b * b» «#, где
#DeltaT_b# — повышение температуры кипения;
#i# — фактор Вант-Гоффа
#K_b# — эбуллиоскопическая постоянная растворителя;
#b# — моляльность раствора.