ВсОШ 2023, РЭ, 10 класс, №1

Закон Рауля

В конце -го века французский химик Рауль, изучая растворы нелетучих веществ в летучих растворителях, обнаружил, что давление пара растворителя над раствором пропорционально содержанию растворителя:

В этой формуле — давление пара растворителя над раствором, — мольная доля растворителя, — давление пара чистого растворителя при данной температуре. Если оба компонента раствора летучи, то закон Рауля выполняется для каждого компонента:

Растворы, для которых закон Рауля выполняется во всём интервале составов, называют идеальными.

Вопрос 1. Этанол и пропанол при смешении образуют практически идеальные растворы. При общее давление пара над раствором, состоящим из моль этанола и моль пропанола, составляет Торр. При добавлении к этому раствору моль пропанола общее давление пара над раствором уменьшается на Торр.

Рассчитайте давления пара чистых этанола и пропанола при этой температуре.

Войдите, чтобы проверять ответы

Вопрос 2. Из закона Рауля следует, что состав пара над раствором не совпадает с составом раствора.

Рассчитайте состав пара (в мольных долях) над исходным раствором из пункта . Пар над раствором считайте идеальным газом.

Войдите, чтобы проверять ответы

Вопрос 3. Различие составов раствора и равновесного с ним пара позволяет разделять летучие компоненты раствора с помощью перегонки (дистилляции). На рисунке представлена схема простого прибора для перегонки.

Прибор для перегонки: термометр, холодильник, холодная вода и направление её потока, перегонная колба, плитка и дистиллят

Раствор, состоящий из моль этанола и моль пропанола, подвергали перегонке при нормальном атмосферном давлении до тех пор, пока температура кипения раствора не возросла до . При этом часть раствора отогналась из перегонной колбы и образовала дистиллят. Давление пара над дистиллятом при составляет Торр. Давления пара чистых этанола и пропанола при равны Торр и Торр соответственно.

а). Рассчитайте состав (в мольных долях) оставшегося в перегонной колбе раствора, который кипит при .

б). Рассчитайте состав (в мольных долях) полученного дистиллята.

в). Рассчитайте количества этанола и пропанола в дистилляте.

Войдите, чтобы проверять ответы

Дополнительные сведения

атм = мм рт. ст. = Торр.

Жидкость кипит, когда давление пара над ней равно атмосферному.

Закон Дальтона: давление смеси идеальных газов равно сумме давлений компонентов.

Мольная доля вещества в смеси — отношение количества данного вещества к общему количеству веществ в смеси.

Полное решение задачи.

Введите решение текстом и/или прикрепите фото или PDF.

Фото или PDF, до 20 МБ на файл, до 10 файлов. Ответ проверят вручную.
Войдите, чтобы проверять ответы
Ответ

Решение

1. Мольные доли этанола и пропанола в исходном растворе были равны и , а после добавления пропанола стали равны и .

Обозначим давление пара чистого этанола вещества , а пропанола — . Применяя закон Рауля к двум растворам, получим систему уравнений:

откуда Торр, Торр.

2. Давление пара этанола над раствором равно

Тогда мольные доли этанола и пропанола в паре равны

3. а). Раствор кипит, когда давление паров над ним равно атмосферному давлению, то есть

или

откуда . Следовательно, мольная доля этанола в оставшемся после перегонки растворе равна , а мольная доля пропанола .

б) Давление пара над дистиллятом равно Торр, то есть

откуда . Следовательно, мольная доля этанола в дистилляте равна , а мольная доля пропанола .

в) Пусть количество этанола в дистилляте равно моль, а пропанола — моль.

Тогда мольная доля этанола в ставшемся растворе равна

а мольная доля этанола в дистилляте равна

Решая полученную систему, получаем , .

Таким образом, в дистилляте содержится моль этанола и моль пропанола.

1

За правильный расчёт давлений пара чистых этанола и пропанола.

3
2

За правильный расчёт мольных долей этанола и пропанола в паре.

3
3

За правильный расчёт мольных долей этанола и пропанола в оставшемся после перегонки растворе.

2
4

За правильный расчёт мольных долей этанола и пропанола в дистилляте.

2
5

За правильный расчёт количеств этанола и пропанола в дистилляте.

5
Максимум: 15

Похожие задачи

ВсОШ 2023, РЭ, 9 класс, №1

Вскипятим воду плутонием! Энергия радиоактивного распада — очень перспективный вид энергии. Простой способ продемонстрировать её возможности показан на фотографии: на ней кусочек металлического плутония-239 помещен в стакан с водой, которая вскипает в результате нагревания выделяющейся из плутония э

ВсОШ 2023, РЭ, 10 класс, №2

Игра в прятки «Видишь, я стою на плитке со стороной метр? Сегодня я не Ньютон, сегодня я — Паскаль» Бесцветный газ A, представляющий особую угрозу для шахтёров и горняков, раньше обнаруживали способом, который изображён на рисунке. Способ обнаружения газа Его ввели во взаимодействие с хлором в прису

ВсОШ 2023, РЭ, 10 класс, №3

Две соли 200 г 20,% водного раствора индивидуальной соли X, имеющей щелочную реакцию среды и окрашивающей пламя горелки в жёлтый цвет, прокипятили в течение некоторого времени и охладили до 20,{}circmathrm{C}. В результате из раствора выпало 40.0 г кристаллов Y, при прокаливании до 120,{}

ВсОШ 2023, РЭ, 9 класс, №2

Порошок A массой 11.634 г прокалили в инертной атмосфере (р-ция 1). Образовавшийся твердый остаток B нагрели в токе аммиака при этом образовался металл X массой 9.324 г (р-ция 2). Газовую смесь, выделившуюся в результате прокаливания вещества A, охладили до 0,{}circ. При этом масса ее уме