СБОРНИК ЗАДАЧ И УПРАЖНЕНИЙ ПО ХИМИИ

СБОРНИК ЗАДАЧ И УПРАЖНЕНИЙ ПО ХИМИИ СБОРНИК ЗАДАЧ И УПРАЖНЕНИЙ ПО ХИМИИ

25.04.2015 Views

281. Коэффициент растворимости CaCl 2 в воде при 100 0 С равен 159 г на 100 г воды. Какая масса хлорида кальция при этой температуре содержится в 1,35 кг раствора? 282. В 0,05 л воды растворено 4,9 л хлороводорода при 18 0 С и 1,0⋅10 5 Па. Определите массовую долю (%) HСl в полученном растворе. 283. Коэффициент абсорбции CO 2 при 0 0 С равен 1,71. При каком давлении растворимость CO 2 в воде при той же температуре составит 16 г/л? 284. Объясните, в каком веществе – бензоле или воде – лучше растворимы газы He, H 2 , Ar, N 2 , O 2 , CO 2 , СО, SO 2 , NH 3 , HСl. Проверьте свои предположения по справочным данным и объясните их. 5.3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ПРИ ОБРАЗОВАНИИ РАСТВОРОВ Энтальпией растворения вещества называется изменение энтальпии при растворении 1 моля этого вещества в данном растворителе. Изменение энтальпии зависит от того, какой процесс является основным: 1. разрушение химических и межмолекулярных связей в растворяющихся газах, жидкостях, твердых телах; этот процесс требует затрат энергии: ΔH 1 > 0; 2. химическое взаимодействие растворителя с растворяющимся веществом, при котором образуются новые соединения – сольваты или гидраты; при этом энергия выделяется, т. е. ΔH 2 < 0; 3. изменение энтальпии при разрыве межмолекулярных связей у растворителя требует затрат энергии: ΔH 3 > 0. Суммарный тепловой эффект процесса растворения ΔH = ΔH 1 + ΔH 2 + ΔH 3 может быть положительным или отрицательным. Это уравнение получило название уравнения Фаянса. Если в воде растворяются газы или жидкости, то энергия ΔH 1 невелика и процесс растворения сопровождается выделением теплоты (ΔH < 0). При растворении кристаллических веществ дробление требует затрат энергии, поэтому часто происходит с поглощением тепла (ΔH > 0). Энтальпия растворения зависит от температуры и количества взятого растворителя. Растворение – самопроизвольный процесс (ΔG < 0) вплоть до насыщения раствора. Количество теплоты, выделившейся или поглотившейся при растворении вещества, Q = c⋅m⋅ΔT, (17), 58

где с – удельная теплоемкость вещества, Дж/г⋅К; m – масса раствора, г; ΔT – изменение температуры. Количество теплоты, отнесенное к 1 молю вещества, по определению равно энтальпии растворения. Пример 1. Энтальпия растворения хлорида калия в виде составляет 17,37 кДж/моль. Определите, на сколько градусов понизится температура раствора при растворении 10 г KСl в 170 г воды. Удельную теплоемкость раствора принять равной теплоемкости воды 4,187 Дж/(г⋅К). Решение. Определим количество теплоты, выделившейся при растворении 10 г хлорида калия: M KCl = 39,09 + 35,45 = 74,54 г/моль. Составляем пропорцию: 74,54 (г/моль) – 17,37 (кДж/моль) 10 (г) – х кДж х = 10⋅17,37 / 74,54 = 2,35 кДж. Используя формулу (17), определяем изменение температуры Q Δ T = = 2,35⋅103 / 4,187⋅180 = 3,12 cm Таким образом, при растворении 10 г KСl в 170 г воды температура раствора понизится на 3,12. Пример 2. Определите энтальпию образования кристаллогидрата хлорида кальция, если при растворении 10 г безводного CaCl 2 выделилось 6,82 кДж, а при растворении CaCl 2 ⋅6H 2 O поглотилось 0,87 кДж. Решение. Процесс растворения безводной соли можно представить следующим образом: CaCl 2 (к) + 6H 2 O (ж) = CaCl 2 ⋅6H 2 O (к)⋅ΔH 1 ; CaCl 2 ⋅6H 2 O (к) + nH 2 O (ж) = CaCl 2 (р-р) + (n+6)H 2 O (р-р)⋅ΔH 2 , ΔH 1 – энтальпия образования кристаллогидрата; ΔH 2 – энтальпия растворения кристаллогидрата. Суммируем уравнение и получаем CaCl 2 (к) + (n+6)⋅H 2 O (ж) = СаCl 2 (р-р) + (n+6)⋅H 2 O (р-р)⋅ΔН 3 , ΔH 3 = ΔH 1 +ΔH 2 (по закону Гесса), отсюда ΔH 1 = ΔH 3 – ΔH 2 . Так как M CaCl = 111 г/моль, а изменение энтальпии при растворении 10 г 2 CaCl 2 составляет 6,82 кДж, то ΔH 3 = (–6,82)⋅111/10 = –75,7 кДж/моль, M CaCl 2 ⋅6H 2 O = 219 г/моль, следовательно, ΔH 2 = 0,87⋅219/10 = 19,1 кДж/моль. 59

281. Коэффициент растворимости CaCl 2 в воде при 100 0 С равен 159 г на<br />

100 г воды. Какая масса хлорида кальция при этой температуре содержится<br />

в 1,35 кг раствора?<br />

282. В 0,05 л воды растворено 4,9 л хлороводорода при 18 0 С и 1,0⋅10 5 Па.<br />

Определите массовую долю (%) HСl в полученном растворе.<br />

283. Коэффициент абсорбции CO 2 при 0 0 С равен 1,71. При каком<br />

давлении растворимость CO 2 в воде при той же температуре составит 16<br />

г/л?<br />

284. Объясните, в каком веществе – бензоле или воде – лучше<br />

растворимы газы He, H 2 , Ar, N 2 , O 2 , CO 2 , СО, SO 2 , NH 3 , HСl. Проверьте<br />

свои предположения по справочным данным и объясните их.<br />

5.3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ПРИ ОБРАЗОВАНИИ РАСТВОРОВ<br />

Энтальпией растворения вещества называется изменение энтальпии<br />

при растворении 1 моля этого вещества в данном растворителе.<br />

Изменение энтальпии зависит от того, какой процесс является<br />

основным:<br />

1. разрушение химических и межмолекулярных связей в<br />

растворяющихся газах, жидкостях, твердых телах; этот процесс<br />

требует затрат энергии: ΔH 1 > 0;<br />

2. химическое взаимодействие растворителя с<br />

растворяющимся веществом, при котором образуются новые<br />

соединения – сольваты или гидраты; при этом энергия<br />

выделяется, т. е. ΔH 2 < 0;<br />

3. изменение энтальпии при разрыве межмолекулярных связей<br />

у растворителя требует затрат энергии: ΔH 3 > 0.<br />

Суммарный тепловой эффект процесса растворения<br />

ΔH = ΔH 1 + ΔH 2 + ΔH 3<br />

может быть положительным или отрицательным. Это уравнение получило<br />

название уравнения Фаянса.<br />

Если в воде растворяются газы или жидкости, то энергия ΔH 1 невелика<br />

и процесс растворения сопровождается выделением теплоты (ΔH < 0). При<br />

растворении кристаллических веществ дробление требует затрат энергии,<br />

поэтому часто происходит с поглощением тепла (ΔH > 0).<br />

Энтальпия растворения зависит от температуры и количества взятого<br />

растворителя. Растворение – самопроизвольный процесс (ΔG < 0) вплоть<br />

до насыщения раствора.<br />

Количество теплоты, выделившейся или поглотившейся при<br />

растворении вещества,<br />

Q = c⋅m⋅ΔT, (17),<br />

58

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!