МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТА

1. Заполнить стакан охладительной смесью, состоящей из трех частей снега (толченого льда) и одной части хлорида натрия. Температура охладительной смеси должна быть -3 ¾ -5 ⁰С. Ее можно регулировать при помощи изменения соотношения снега (льда) и соли.

Рис.1. Прибор для определения температуры замерзания раствора

2. Отмерить 30 мл дистиллированной воды и влить в маленький стакан или пробирку большого диаметра.

3. Собрать прибор по рис.1.

4. Укрепить термометр так, чтобы он входил в кольцо мешалки, а ртутный шарик был полностью закрыт жидкостью.

5. Все время перемешивая воду мешалкой, определить по температуре замерзания воды нулевую точку термометра. Нужно иметь в виду, что жидкость часто переохлаждается. Поэтому температурой замерзания чистой воды следует считать ту температуру, которая устанавливается в момент замерзания после некоторого скачка вверх.

-64-

6. Вынуть маленький стакан из прибора, растопить лед и еще раз определить температуру замерзания воды.

7. Взвесить на технохимических весах 3,6 г глюкозы (С₆Н₁₂О₆), растворить ее в воде, находящейся в маленьком стакане.

8. Поместить маленький стакан в прибор, установить термометр. Постоянно перемешивая раствор глюкозы, определить температуру его замерзания. Под температурой замерзания следует понимать температуру начала замерзания, так как процесс замерзания раствора, в отличие от чистого растворителя, протекает при постепенно понижающейся температуре. Повторить измерение еще раз.

9. Рассчитать молярную массу глюкозы по формуле (2).

10. Сопоставить данные расчетов с теоретическим значением молярной массы глюкозы. Рассчитать относительную погрешность опыта по формуле:

e(%)= .

11. Результаты опыта представить в виде таблицы:

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Пример 1

В каких объемных отношениях нужно взять воду и глицерин (С₃Н₅(ОН)₃), чтобы приготовленный из них антифриз замерзал примерно при –15 ⁰С? Плотность глицерина равна 1261 г/л.

Решение

Антифризами называют растворы с пониженной температурой замерзания, применяемые в системах охлаждения.

В соответствии со следствием из закона Рауля, понижение температуры замерзания раствора по сравнению с чистым растворителем пропорционально моляльной концентрации растворенного неэлектролита:

DТ_зам.=К_к × b.

По условию задачи DТ_зам.=0⁰С – (-15⁰С) = 15⁰С. Зная криоскопическую постоянную воды (1,86 К× кг/моль), можно найти моляльность раствора глицерина:

=8,06 (моль/кг).

-65-

Иными словами, в одном килограмме воды содержится 8,06 моль глицерина, масса которого равна:

m = =8,06 (г) × 92(г/моль) » 742 (г)

Принимая во внимание, что плотность воды при комнатной температуре близка к 1000 г/л, а плотность глицерина равна 1261 г/л, от масс можно перейти к объемам:

,

.

Отношение объемов воды и глицерина равно 1:0,6=10:6=5:3.

Итак, на 5 объемов воды нужно взять 3 объема глицерина.

Пример 2

При какой температуре будет кипеть 20% раствор сахара (С₁₂Н₂₂О₁₁)? Эбуллиоскопическая постоянная воды равна 0,513 К× кг/моль.

Решение

Повышение температуры кипения раствора неэлектролита по сравнению с чистым растворителем пропорционально моляльности раствора:

DТ_кип.=К_эб. × b.

Рассчитаем моляльность раствора. В 1000 граммах 20% раствора содержится 200 г сахара и 800 г воды. Найдем количество вещества сахара в 800 г воды:

.

Вычислим моляльность раствора:

.

DТ_кип.=К_эб. × b=0,513 × 0,73» 0,4 (⁰С),

Чистая вода при давлении 1 атм. кипит при 100 ⁰С, 20% раствор сахара будет кипеть при температуре, на 0,4 градуса выше, чем чистый растворитель, то есть при 100,4 ⁰С.