Question

При какой температуре замерзнет и закипит 5% раствор ацетона? Желательно с рассчетами, пожалуйста

Answer 1

Объяснение:

Допустим есть 100 г раствора. Значит в нем 5 г ацетона и 95 г воды.

Криоскопическая константа для воды = 1.86 К/моль

Эбулиоскопическая константа для воды = 0.52 К/моль

По законам Рауля определяем повышение температуры кипения и понижения температуры замерзания раствора

$\Delta t_{cr} = \dfrac{K \cdot 1000 \cdot m(C_3H_6O)}{m(H_2O) \cdot M(C_3H_6O)} = \dfrac{1.86 \cdot 1000 \cdot 5}{95 \cdot 58} \approx 1.69 \\\\\Delta t_{boil} = \dfrac{E \cdot 1000 \cdot m(C_3H_6O)}{m(H_2O) \cdot M(C_3H_6O)} = \dfrac{0.52 \cdot 1000 \cdot 5}{95 \cdot 58} \approx 0.47$

То есть температура кипения такого раствора будет 101.69 °С, а замерзания -0.47 °С

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать законы коллигативных свойств растворов. Один из таких законов - закон Рауля для парового давления.

Закон Рауля утверждает, что парциальное давление каждого компонента в идеальном газовом растворе пропорционально его молекулярной доле в растворе. Формула для расчета парциального давления выглядит так:

\[P_A = X_A \cdot P_{A0}\]

где: - \(P_A\) - парциальное давление компонента A, - \(X_A\) - мольная доля компонента A в растворе, - \(P_{A0}\) - парциальное давление чистого компонента A.

Для раствора ацетона в воде можно предположить, что ацетон ведет себя как идеальный раствор. Таким образом, мольная доля ацетона в растворе будет равна его молевой доле.

Давайте рассмотрим замерзание и закипание:

1. Температура замерзания: Замерзание происходит, когда парциальное давление растворенного вещества равно парциальному давлению чистого вещества при его замерзании. Для ацетона температура замерзания \(T_f\) составляет примерно -95 градусов Цельсия.

2. Температура закипания: Закипание происходит, когда парциальное давление растворенного вещества равно парциальному давлению чистого вещества при его закипании. Для ацетона температура закипания \(T_b\) составляет примерно 56 градусов Цельсия.

Теперь у нас есть значения температур и можем рассчитать давления. Для начала, нам нужно знать парциальное давление чистого ацетона при его замерзании и закипании. Эти значения можно найти в литературе.

После этого можно использовать формулу закона Рауля для расчета парциального давления ацетона в растворе при заданной концентрации.

Допустим, у нас есть 5% (массовых) раствор ацетона. Это означает, что у нас есть 5 г ацетона в 95 г растворителя (предположим, что это вода).

Теперь рассчитаем мольную долю ацетона: \[X_A = \frac{\text{мол. масса ацетона} \cdot \text{масса ацетона}}{\text{мол. масса ацетона} \cdot \text{масса ацетона} + \text{мол. масса воды} \cdot \text{масса воды}}\]

Теперь используем закон Рауля, чтобы рассчитать парциальное давление ацетона при температуре замерзания и закипания. Если эти давления соответствуют парциальным давлениям чистого ацетона при его замерзании и закипании, то это и будут искомые температуры.

\[P_A = X_A \cdot P_{A0}\]

Обратите внимание, что это упрощенный расчет, и реальные значения могут отличаться из-за неидеальности раствора.