Дано:
- Массовая концентрация всех растворов = 12 г/л
Найти:
- Осмотическое давление для каждого раствора и упорядочить их по возрастанию осмотического давления.
Решение:
1. Для расчета осмотического давления используем формулу:
π = i × (m/M) × R × T
Где:
- π - осмотическое давление
- i - изотонический коэффициент (число частиц, на которые диссоциирует растворённое вещество)
- m - массовая концентрация раствора в г/л
- M - молекулярная масса вещества
- R - универсальная газовая постоянная (0,0821 л·атм/(моль·К))
- T - температура в К (т.к. температура одинаковая, она будет сократиться при сравнении)
2. Рассчитаем молекулярные массы и изотонические коэффициенты для каждого вещества:
а) Пропионовая кислота (CH3CH2COOH):
- Молекулярная масса (M) = 3 × 12 + 6 × 1 + 2 × 16 = 74 г/моль
- i = 1 (пропионовая кислота слабый электролит, частично диссоциирует)
б) Щавелевая кислота (C2H2O4):
- Молекулярная масса (M) = 2 × 12 + 2 × 1 + 4 × 16 = 90 г/моль
- i = 3 (щавелевая кислота диссоциирует на 3 иона)
в) Иодид кальция (CaI2):
- Молекулярная масса (M) = 40 + 2 × 127 = 294 г/моль
- i = 3 (CaI2 диссоциирует на 3 иона: Ca^2+ и 2I^-)
г) Хлорид магния (MgCl2):
- Молекулярная масса (M) = 24 + 2 × 35.5 = 95 г/моль
- i = 3 (MgCl2 диссоциирует на 3 иона: Mg^2+ и 2Cl^-)
3. Рассчитаем осмотическое давление для каждого раствора:
а) Пропионовая кислота:
π = 1 × (12 / 74) × R × T
б) Щавелевая кислота:
π = 3 × (12 / 90) × R × T
в) Иодид кальция:
π = 3 × (12 / 294) × R × T
г) Хлорид магния:
π = 3 × (12 / 95) × R × T
4. Упорядочим их по осмотическому давлению:
Для этого сравним выражения (12 / M) с учетом изотонического коэффициента i:
- Пропионовая кислота: 12 / 74 ≈ 0,162
- Щавелевая кислота: 3 × (12 / 90) ≈ 0,4
- Иодид кальция: 3 × (12 / 294) ≈ 0,122
- Хлорид магния: 3 × (12 / 95) ≈ 0,379
Таким образом, в порядке увеличения осмотического давления:
1. Иодид кальция (0,122)
2. Пропионовая кислота (0,162)
3. Хлорид магния (0,379)
4. Щавелевая кислота (0,4)
Ответ:
- Иодид кальция < Пропионовая кислота < Хлорид магния < Щавелевая кислота