Задачи Крюкова / Растворы электролитов 6
.docxВ 100 г воды растворены 5 г КCl и 5 г FeCl3. Рассчитайте среднеионный коэффициент активности хлорида калия в этом растворе.
Решение.
Рассчитаем моляльности компонентов раствора:
- масса компонента раствора,
- масса растворителя,
- молярная масса компонента.
.
,
.
Для расчёта среднеионного коэффициента воспользуемся вторым приближением уравнения Дебая-Хюккеля:
Приближенный расчет выполним по формуле
Найдем ионную силу раствора:
Тогда,
Ответ:
2. Вычислите pH раствора, состоящего из 0,01 моль ацетата натрия, 0,003 моль уксусной кислоты в 100 мл раствора. Константа диссоциации уксусной кислоты – 1,75∙10-5.
Решение.
pH раствора определяется формулой или при допущении незначительных отклонений от идеальности.
Концентрация ионов водорода:
.
В присутствии ацетата натрия .
Т.к. количество ацетат-ионов, образующееся при диссоциации гораздо меньше количества ацетат-ионов, образующееся при диссоциации ацетата натрия, их вкладом можно пренебречь.
Так как термодинамическая константа равновесия не зависит от наличия и концентрации посторонних ионов, найдем из уравнения, пренебрегая уменьшением количества уксусной кислоты по сравнению с исходным количеством:
Отсюда
Ответ: .
3. Твёрдая фаза какого состава и в каком количестве (в кг) выкристаллизуется при охлаждении раствора фенол-анилин массой 150 кг, содержащего 95 мол.% анилина, от 300 до 262 оС? Какой состав будет иметь раствор при конечной температуре? Изобразите схематично кривые охлаждения растворов следующего состава: 21% анилина (эвтектика), 60% анилина, 100% фенола.
a) Найдем положение первой фигуративной точки на диаграмме, для этого определим точку пересечения изотермы 300oC c линией, выходящей из оси составов при 95% мол. анилина. Получим фигуративную точку а1. Точка находится в области жидкого расплава, содержащего анилин и фенол. Аналогичным способом найдем положение второй фигуративной точки для изотермы 262оС, получим точку а2. Точка находится в гетерогенной системе, в равновесии находятся жидкий расплав и кристаллы анилина. Выкристаллизуется анилин.
По правилу рычага находим:
Рассчитаем среднюю молярную массу смеси:
молярные массы анилина и фенола соответственно,
– молярные доли анилина и фенола соответственно.
Общее количество молей смеси:
Тогда количество выкристаллизовавшихся молей анилина:
Масса выкристаллизовавшегося анилина:
б) Кривая соответствует охлаждению раствора 21% анилина (эвтектика), - 60% анилина, - 100% фенола.
Ответ: выкристаллизуется кг анилина.
Комментарии
Задача 1.
1) Обозначение было введено ввиду того, что в формуле моляльности используется масса компонента, обозначаемая .
2) Рассмотрим кривую зависимости среднеионного коэффициента KCl от концентрации (KCl имеет обозначение ) [1].
Из графика видно, что кривая зависимости для KCl не достигает минимума и при моляльности 1 моль/кг, поэтому можно сделать вывод, что среднеионный коэффициент KCl зависит от концентрации не так сильно.