Файл: Химия Часть 3.doc

Решение.

В растворе электролита кажущуюся степень диссоциации можно найти, зная величину изотонического коэффициента, который, в свою очередь, можно рассчитать по формуле:

Определим раствора:

Найдем b(х) соли в растворе:

Отсюда:

Таким образом:

15. Рассчитать температуру кристаллизации и осмотическое давление раствора молочной кислоты с концентрацией 0,02 моль/л при 35⁰С, если (CH₃CH(OH)COOH) = 4.

Решение.

В растворе слабой одноосновной кислоты степень диссоциации можно рассчитать по закону Оствальда*:

.

Изотонический коэффициент найдем по уравнению (10):

Осмотическое давление раствора рассчитаем по формуле (9):

Относительное понижение температуры кристаллизации найдем по уравнению (7), учитывая, что b(х)  С(х):

Отсюда:

*Молочная кислота  электролит средней силы, поэтому более точный расчет величины  следует проводить по уравнению:

Решая квадратное уравнение:

получим:

  0,07.

16. 1 л инкубационного раствора, идентичного по составу влаге передней стенки глаза, содержит 104,32 ммоль NаCl, 27,26 ммоль NaHCO₃, 4,08 ммоль KHCO₃, 0,79 ммоль MgCl₂, 1,77 ммоль глюко-ната кальция, 5,55 ммоль глюкозы; 0,59 ммоль K₂SO₄, 0,56 ммоль аскорбиновой кислоты (, 0,28 ммоль Nа₂НРО₄, и имеет рН = 7,4. Рассчитать осмолярность данного раствора.

Решение.

Осмолярность рассчитывается как сумма произведений изотонических коэффициентов на молярные концентрации всех компонентов раствора:

В данном растворе присутствуют сильные электролиты (NаCl, NaHCO₃, MgCl₂ и др.), слабые электролиты (аскорбиновая кислота) и неэлектролиты (глюкоза).

Так как концентрации сильных электролитов в растворе малы, то величину можно принять равной 1 и считать, чтоi = n. Таким образом, для бинарных сильных электролитов (NаCl, NaHCO₃, KHCO₃) i = 2, для всех остальных (MgCl₂, K₂SO₄, Nа₂НРО₄ и глюко-ната кальция) i = 3.

Диссоциацией таких слабых электролитов как HCO₃^ и НРО₄^2 можно пренебречь ввиду малых величин констант диссоциации (5,010^11 и 3,510^13, соответственно).

Так как при рН = 7,4 концентрации ионов H⁺ и OH^  10^7 моль/л, то ими также можно пренебречь.

Степень диссоциации аскорбиновой кислоты найдем по формуле закона Оствальда:

Решая квадратное уравнение:

получим:

  0,3,

Таким образом, осмолярность раствора равна:

Вопросы для самоконтроля

1. Какие свойства растворов называются коллигативными? Приведите примеры.

2. Что такое насыщенный пар? Какие характеристики насыщен-ного пара вы знаете?

3. Как давление насыщенного пара растворителя зависит от температуры? Изобразите эту зависимость схематично. Укажите точки, соответствующие фазовым превращениям.

4. Почему давление насыщенного пара растворителя над раствором нелетучего неэлектролита ниже давления насыщенного пара над чистым растворителем? Как это выглядит на графике?

5. Сформулируйте закон Рауля. Какие следствия из него вы знаете?

6. От чего зависят значения эбулиоскопической и криоско-пической констант? Какова их размерность? В чем заключается физический смысл этих констант?

7. Что такое диффузия? Что такое осмос? В чем заключается сходство и в чем различие этих процессов?

8. Что такое осмотическое давление? Как формулируется гидро-статическая интерпретация этого термина?

9. По какой формуле вычисляется осмотическое давление? От чего зависит значение осмотического давления раствора? В каких единицах выражается осмотическое давление?

10. Что такое изотонический коэффициент? Как он рассчи-тывается?

11. Какова биологическая роль осмоса? Приведите примеры применения осмоса в повседневной жизни и в лечебных целях.

12. Какие растворы называют изотоничными? Что представляет собой физиологический раствор?

13. Какие растворы называют гипертоническими? Какие гипо-тоническими?

14. Что такое плазмолиз, лизис, гемолиз?

15. Почему для растений, хорошо переносящих холод и засуху, характерна высокая концентрация веществ в клетке?

Варианты задач для самостоятельного решения

Примечание. Значения криоскопических и эбуллиоскопических констант, а также температуры кипения и кристаллизации растворителей, приведены в таблице 1.

Вариант №1

1. Вычислить температуру кипения и температуру кристалли-зации раствора, содержащего 1,5 г нафталина (C₁₀H₈) в 50 г бензола.

2. Определить, что произойдет с клеткой, осмотическое давление внутри которой 7 атм, если ее поместить в раствор сахарозы с (С₁₂Н₂₂О₁₁) = 6% плотностью 1,05 г/мл при 20⁰C.

3. Раствор, содержащий 2,22 г СаСl₂ в 100 г воды, кристаллизует-ся при 0,93⁰С. Рассчитать кажущуюся степень диссоциации СаСl₂ и осмотическое давление раствора при 15⁰C, если _р-ра  1 г/мл.

Вариант №2

1. Вычислить температуру кипения и температуру кристалли-зации 5% водного раствора NaCl, если _к = 80%.

2. Определить, что произойдет с клеткой, осмотическое давление внутри которой 3,5 атм, если ее поместить в раствор сульфата железа (III) с (Fe₂(SO₄)₃) = 2% ( = 1,1 г/мл, = 80%) при 25⁰С.

3. Раствор, содержащий 13 г неэлектролита в 400 г диэтилового эфира, кипит на 0,453⁰С выше по сравнению с чистым растворителем. Вычислить молярную массу растворенного вещества и осмотическое давление раствора при 10⁰C, если _р-ра = 0,75 г/мл.

Вариант №3

1. Рассчитать массу С₁₂Н₂₂О₁₁, которую необходимо растворить в 100 мл воды, чтобы:

а) понизить температуру кристаллизации раствора на 1⁰С;

б) повысить температуру кипения раствора на 0,4⁰С.

2. Определить, что произойдет с клеткой, осмотическое давление внутри которой 7 атм, если ее поместить в раствор хлорида калия c (KCl) = 7,5% ( = 1,1 г/мл,  = 70%) при 22⁰C.

3. В 200 мл раствора содержится 2,8 г высокомолекулярного соединения. При 25⁰С осмотическое давление этого раствора составляет 0,7 Па. Найти молярную массу полимера.

Вариант №4

1. Вычислить температуру кипения и температуру кристалли-зации раствора, содержащего 12 г глюкозы (C₆H₁₂O₆) в 200 мл воды.

2. Рассчитать количество растворенного вещества (неэлектро-лита) в 100 мл раствора, осмотическое давление которого при 20⁰С составляет 245 кПа.

3. Температура кристаллизации водного раствора мочевины составляет 0,372⁰С. Рассчитать осмотическое давление данного раствора при 13⁰C если _р-ра  1 г/мл.

Вариант №5

1. Раствор, содержащий 100 г ацетона и 2,3 г глицерина, кипит при 56,58⁰С, а кристаллизуется при 95,35⁰С. Вычислить K и E ацетона.

2. К 100 мл водного раствора мочевины с молярной концен-трацией 0,5 моль/л добавили 400 мл воды и понизили температуру от 25 до 5⁰С. Определить, как во сколько раз изменится осмотическое давление раствора.

3. Температура кипения спиртового раствора иода, содержащего 8,8 г иода в 200 г этанола, составляет 78,6⁰С. Установить молекуляр-ную формулу иода.

Вариант №6

1. Рассчитать температуру кипения и температуру кристалли-зации водного раствора хлорида алюминия с b(AlCl₃) = 0,03 моль/л, если = 65%.

2. Найти массу глюкозы в 0,2 л раствора, осмотическое давление которого при 37⁰С составляет 810 кПа.

3. Понижение температуры кристаллизации раствора, содержа-щего 0,3 г СН₃СООН в 50 г воды, равна 0,188⁰С. Найти степень диссоциации уксусной кислоты и осмотическое давление раствора при 27⁰C, если _р-ра  1 г/мл.

Вариант №7

1. Вычислить температуру кипения и температуру кристалли-зации 10%-го водного раствора глицерина (C₃H₈O₃).

2. Определить, что произойдет с клеткой, осмотическое давление внутри которой 7,6 атм, если ее поместить в раствор хлорида натрия c (NaCl) = 0,87% ( = 1,06 г/мл,  = 90%) при 37⁰C.

3. Раствор, содержащий 2,1 г КОН в 250 г воды, кристаллизуется при 0,519⁰С. Рассчитать кажущуюся степень диссоциации КОН и осмотическое давление раствора при 0⁰C, если _р-ра  1 г/мл.

Вариант №8

1. Рассчитать массу мочевины СО(NН₂)₂, которую необходимо растворить в 200 мл воды, чтобы: