Fyzikální chemie II C4040
Cvičení 12, verze: 11. prosince 2019 Zadání
1. Kapaliny A a B tvoří ideální roztok. Při 45°C je tenze páry čistého A p*A = 66 torr a čistého B p*B = 88 torr. Jaké bude rovnovážné složení par nad roztokem, který obsahuje 36 molárních procent A?
2. Vypočítejte aktivitu a aktivitní koeficient chloroformu pro roztok acetonu v chloroformu při 25 °C, je-li tlak par čistého chloroformu 36,4 kPa,
• parciální tlak chloroformu je 4,7 kPa a molární zlomek chloroformu je 0,20.
• parciální tlak chloroformu je 11 kPa a molární zlomek chloroformu je 0,40.
• parciální tlak CHC13 je 18,9 kPa a molární zlomek CHC13 je 0,60.
• parciální tlak CHC13 je 26,7 kPa a molární zlomek CHC13 je 0,80.
Chloroform považujeme za rozpouštědlo.
3. Vypočítejte aktivitu a aktivitní koeficient chloroformu pro roztok chloroformu v acetonu při 25 °C, je-li Henryho konstanta chloroformu 22,0 kPa,
• parciální tlak chloroformu je 4,7 kPa a molární zlomek chloroformu je 0,20.
• parciální tlak chloroformu je 11 kPa a molární zlomek chloroformu je 0,40.
• parciální tlak CHC13 je 18,9 kPa a molární zlomek CHC13 je 0,60.
• parciální tlak CHC13 je 26,7 kPa a molární zlomek CHC13 je 0,80.
Chloroform považujeme za rozpuštěnou látku.
4. V následující tabulce jsou uvedeny parciální tlaky CS2 a acetonu nad jejich roztokem při 35,2 °C. Srovnejte parciální tlaky jednotlivých složek s jejich hodnotami predikovnými z Raultova a Henryho zákona a vypočítejte aktivitní koeficienty obou látek na základě odchylek od Raultova a Henryho zákona. Ohodnoťe v jakých rozmezích jsou tato linearizující přiblížení
1
použitelná. (Nápověda: Nejdříve je třeba odhadnout Henryho konstanty graficiky.)
xcs2	0    0.20  0.45  0.67 0.83 1.00
Pcs2/torr Paceton/torr	0    272   390   438   465 512 344   291   250   217   180 0
5. Při 25°C je tenze par čistého chloroformu 36,4 kPa. Henryho konstanta chloroformu v acetonu je 22,0 kPa. Jaká jsou interakce mezi molekulami chloroformu a acetonu ve srovnání s interakcemi mezi molekulami chloroformu navzájem? Větší nebo menší?
K jaké dochází odchylce od Raultova zákona, kladné nebo záporné?
Při destilaci směsi chloroformu s acetonem budeme pozorovat azeotropní chování. Bude tento azeotrop vřít při vyšší teplotě nebo nižší než jednotlivé složky?
6. Na obrázku je znázorněna závislost naměřeného tlaku látky 1 na jeho molárním zlomku. Přímka znázorňuje ideální Raultovské chování. V obrázku vyznačte kde je aktivitní koeficient roven jedné, větší než jedna a menší než jedna.
7. Roztok vniklý smícháním ethanolu a n-propanolu se chová ideálně. Pro ethanol v roztoku ve kterém je molární zlomek ethanolu a^EtOH = 0, 4
2
spočítejte rozdíl mezi chemickým poteciálem ethanolu v této směsi a chemickým potenciálem čistého ethanolu při 78.3 °C. Čistý ethanol při atmosférickém talku vře při 78.3 °C, čistý n-propanol při 97.1 °C.
8. Při měření rovnováhy mezi kapalnou a plynnou fází roztoku aceton-methanol při teplotě 57,2 °C a tlaku 101,325 kPa byl molární zlomek acetonu 0,400 v kapalné fázi a 0,516 v plynné fázi. Tlak par čistého acetonu je 105,0 kPa
a tlak par čistého methanolu 73,5 kPa. Předpokládejte, že obě látky se chovají jako rozpouštědlo. Vypočítejte aktivitu a aktivitní koeficient obou složek.
9. Toluen je rozpuštěn v benzenu. Vypočítejte tlak par benzenu v tomto roztoku při teplotě varu čistého benzenu, je-li molární zlomek benzenu 0,30 a aktivitní koeficient benzenu je 0,93. (28,270 kPa)
10. Aktivita látky se nejlépe představí jako efektivní koncentrace. Roztok byl připraven rozpuštěním 73 g glucosy (C6H1206, M = 180,2g/mol) v 966 g vody. Vypočítejte aktivitní koeficient glukózy v tomto roztoku, jestliže roztok zmrzl při -0.66 °C. Snížení bodu tání se dá spočítat AT = A7atermsoiute; KJ&ter = 1,86 K mol"1 kg.
11. Roztok glukosy ve vodě :rgiuk = 0,080 má při 45 °C parciální tlak páry vody 65,76 mmHg. Vypočítejte aktivitu a aktivitní keoficient vody v tomto roztoku pokud tenze čisté vody při 45 °C je 71,88 mmHg.
12. Vodivost roztoku je 0,689O_1. Jaká je specifická vodivost, je-li konstanta vodivostní elektrody l/A = 0, 255cm_1.
13. Pohyblivost Cl" ve vodě při 25 °C je w_ = 7.91 x KrtmV^-1. Jaká je limitní inotová vodivost Aq . Za jak dlouho urazí Cl~ vzdálenost 4 cm v elektrickém poli 20 V cm-1.
14. Jaká je limitní molární vodivost KC1 a ZnCl2 při teplotě 25 °C, jestliže známe iontové pohyblivosti u pro K rovno 7, 62 x 10 , pro Zn2+5,47xl0~8 a pro Cl- rovno 7, 91 x 10"8m2s"1V"1?
15. Limitní iontová vodivost iontu K+ ve vodě při teplotě 25 °C je 73.5 a iontu S04~ 160.0 S cm2 mol-1. Jaká je limitní molární vodivost K2S04 při téže teplotě?
3
16. Při 25 °C je molalita síranu hlinitého v roztoku 0,2 mol kg-1. Vypočítejte iontovou sílu tohoto roztoku.
17. Při 25 °C je molalita chloridu draselného v roztoku 0,10 mol kg-1 a molalita síranu meďnatého 0,20 mol kg-1. Vypočítejte iontovou sílu tohoto roztoku.
18. Při 25 °C je molalita dusičnanu draselného v 500 g rozpouštědla 0,110 mol kg-1. Jaká musí být hmotnost přidané sloučeniny, aby výsledná iontová síla roztoku byla 1,00, je li přidávanou sloučeninou dusičnan draselný (M= 101,11 g mol-1). (45,0 g) dusičnan barnatý (M= 261,32 g mol-1). (38,8 g)
19. Při 25 °C je molalita chloridu vápenatého v roztoku 1,00 mmol kg-1. Vypočítejte iontovou sílu a střední aktivitní koeficient chloridu vápenatého v tomto roztoku.
20. Při 25 °C je molalita chloridu sodného v roztoku je 0,020 mol kg-1 a molalita dusičnanu vápenatého 0,035 mol kg-1.Vypočítejte iontovou sílu a střední aktivitní koeficienty sloučenin v tomto roztoku.
21. Tabulka uvádí koncentrace iontů v mořské a říční vodě. Jaké jsou v těchto médiích iontové síly?
Mola lity
	Seawater (SW)	Lake Water (LW)
Na+	0.49	0.2 x IO-3
Mg^	0.053	0.14 x IO-3
Ca2+	0.010	0.22xl0-3
K"	0.010	0.03 x lO"3
Cl"	0.57	0.09 x IO-3
S04>	0.028	0.102 x Í0'3
hco3	0.002	0.816 x L0~3
22. Spočítejte inotovou sílu a střední aktivitní koeficient pro ionty v následujíchc roztocích:
(a) 0,10 m NaCl
4
(b) 0,010 m MgCl2
(c) 0,10 m K4Fe(CN)6
23. Určete hodnotu konstanty B v rozšířeném Debyeově-Hiickelově zákoně, je-li ve zředěném vodném roztoku při 25°C molalita chloridu draselného 5,0 mmol kg-1 a střední aktivitní koeficient 0,927. molalita chloridu dra-selnéhol0,0 mmol kg-1 a střední aktivitní koeficient 0,902. molalita chloridu draselného50,0 mmol kg-1 a střední aktivitní koeficient 0,816.
5