Помогите решить химию
В качестве ингибитора для защиты от коррозии используется 15% водный раствор нитрита натрия (NaNO2). Определите температуру замерзания и кипения этого раствора.
Для определения температуры замерзания и кипения 15% водного раствора нитрита натрия (NaNO2), мы можем использовать формулу Криоскопии и Эбуллиоскопии соответственно.
Температура замерзания (Тз):
Формула Криоскопии:
ΔTз = Kf * m
Где:
ΔTз - изменение температуры замерзания
Kf - криоскопическая постоянная (для воды Kf = 1.86°C * kg/mol)
m - мольная концентрация раствора
Сначала найдем мольную массу NaNO2:
Массовая доля NaNO2 = 15%
Молярная масса NaNO2 = 22.99 (Na) + 14.01 (N) + 2 * 16.00 (O) = 68.00 г/моль
Теперь найдем мольную концентрацию раствора:
Мольная концентрация = (массовая доля / молярная масса) * 100%
Мольная концентрация = (15% / 68.00 г/моль) * 100% = 0.2206 моль/л
Теперь рассчитаем ΔTз:
ΔTз = 1.86°C * 0.2206 моль/л = 0.4101°C
Температура замерзания раствора:
Тз = 0°C - ΔTз = 0°C - 0.4101°C ≈ -0.41°C
Температура кипения (Тк):
Формула Эбуллиоскопии:
ΔТк = Kb * m
Где:
ΔТк - изменение температуры кипения
Kb - эбуллиоскопическая постоянная (для воды Kb = 0.512°C * kg/mol)
Рассчитаем ΔТк:
ΔТк = 0.512°C * 0.2206 моль/л = 0.1131°C
Температура кипения раствора:
Тк = 100°C + ΔТк = 100°C + 0.1131°C ≈ 100.11°C
Итак, температура замерзания этого раствора приближенно составляет около -0.41°C, а температура кипения приближенно равна 100.11°C.
Для определения температуры замерзания и кипения раствора нитрита натрия (NaNO2) нам необходимо знать молярную массу этого вещества и константы замерзания и кипения.
1. Рассчитаем молярную массу нитрита натрия.
NaNO2:
Молярная масса Na (натрия) = 22,99 г/моль
Молярная масса N (азота) = 14,01 г/моль
Молярная масса O (кислорода) = 16,00 г/моль
Молярная масса NaNO2 = (22,99 г/моль) + (14,01 г/моль) + 2*(16,00 г/моль)
Молярная масса NaNO2 = 22,99 г/моль + 14,01 г/моль + 32,00 г/моль
Молярная масса NaNO2 = 69,00 г/моль
2. Определим мольную концентрацию нитрита натрия в растворе.
15% означает, что в 100 г раствора содержится 15 г NaNO2.
Масса раствора = 100 г
Молярная концентрация NaNO2 = (масса NaNO2) / (молярная масса NaNO2)
Молярная концентрация NaNO2 = (15 г) / (69,00 г/моль)
Молярная концентрация NaNO2 = 0,217 моль/л
3. Определение температуры замерзания и кипения.
Используем формулу Клаузиуса-Клаузиуса Клапейрона:
ln(P2/P1) = (ΔH/R) * (1/T1 - 1/T2)
Где:
P1 и P2 - парциальные давления растворителя при температурах T1 и T2 соответственно,
ΔH - молярная энтальпия парообразования,
R - универсальная газовая постоянная,
T1 и T2 - температуры в Кельвинах.
(ΔH/R) - коэффициент, который зависит от вещества и может быть получен из таблицы констант.
Так как мы ищем температуру замерзания и кипения, то парциальное давление равно атмосферному давлению.
P1 = P2 = 1 атм.
Температура замерзания:
ln(1/1) = (ΔH/R) * (1/T1 - 1/273,15 К)
0 = (ΔH/R) * (1/T1 - 1/273,15 К)
Здесь ΔH замерзания = -6,01 кДж/моль (из таблицы констант).
R = 8,31 Дж/(моль⋅К)
В уравнении заменяем известные значения и решаем уравнение относительно T1.
0 = (-6,01 кДж/моль / (8,31 Дж/(моль⋅К))) * (1/T1 - 1/273,15 К)
0 = ((-6,01 кДж/моль * 273,15 К) - (8,31 Дж/(моль⋅К) * T1)) / (8,31 Дж/(моль⋅К) * 273,15 К * T1)
0 = (-1639,59 кДж * К/моль + 8,31 Т1) / (2257,34 Дж * К * моль)
Температура кипения:
ln(1/1) = (ΔH/R) * (1/T1 - 1/373,15 К)
0 = (ΔH/R) * (1/T1 - 1/373,15 К)
Здесь ΔH кипения = 45,89 кДж/моль (из таблицы констант).
0 = (45,89 кДж/моль / (8,31 Дж/(моль⋅К))) * (1/T1 - 1/373,15 К)
0 = ((45,89 кДж/моль * 373,15 К) - (8,31 Дж/(моль⋅К) * T1)) / (8,31 Дж/(моль⋅К) * 373,15 К * T1)
0 = (17114,3335 кДж * К/моль + 8,31 Т1) / (3098,1046 Дж * К * моль)
Решение этих уравнений даст нам значения температуры замерзания и кипения раствора нитрита натрия.
