Методическое пособие к лабораторному практикуму по физической химии (Часть 1. Химическая термодинамика). Маршаков И.К - 76 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

76
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
Для расчёта константы равновесия необходимы следующие данные :
количества взятых веществ и суммарная концентрация кислоты в равновесной
смеси. Ход расчёта несколько различен для опытов по образованию этилацетата
из спирта и уксусной кислоты и для опытов по омылению этого эфира водой.
Соответственно приводим оба варианта расчёта .
Расчёт 1. Обозначим молярно-эквивалентную массу уксусной кислоты ,
спирта и воды соответственно через (М
у.к
)
Э
, (М
сп
)
Э
,
(М
в.
)
Э
. Пусть теперь
молярность исходного раствора уксусной кислоты равна М
у.к
, общий объём смеси
V мл, V
у.к .
- объём раствора уксусной кислоты , взятого для составления исходной
смеси, ρ
у.к .
- плотность этого раствора, L
у.к.
- содержание уксусной кислоты в
растворе в долях единицы массы.
Соответствующие величины, относящиеся к растворам этилового спирта и
соляной кислоты , обозначены теми же буквами, только с индексами "сп.", "с.к ."
соответственно .
Пример расчёта L: Пусть m
1
- масса уксусной кислоты в 15 мл её 4 М
раствора
,г,
1000
)M(VМ
m
Э
. к . у . к . у . к . у
1
⋅⋅
=
2
m
- масса 15 мл 4 М CH
3
COOH
.к.у.к.у2
Vm
ρ
⋅
=
.
Тогда
.к.у
Э
.к.у.к.у
.к.у.к.у
Э
.к.у.к.у.к.у
2
1
.к.у
1000
)М(М
V1000
)М(VМ
m
m
L
ρ⋅
⋅
=
ρ⋅⋅
⋅⋅
==
Исходная концентрация уксусной кислоты в смеси равна:
лмоль,
V
VМ
c
.к.у.к.у
.к.у
⋅
=
Исходная концентрация спирта равна:
лмоль,1000
V)М (
VL
V
V М
с
Э
. сп
.сп.сп.сп.сп.сп
.сп
⋅
⋅
⋅
ρ
⋅
=
⋅
=
При
ρ
сп.
= 0,795 г/см
3
величина L
сп.
= 0,982. Множитель 1000 введён для
перехода от мл к литрам.
Исходная концентрация воды:
(
)
()()
[
]
лмоль,
V) М (
1000
L1VL1VL1Vc
Э
в
. к . с . к . с . к . с . сп.сп.сп.к.у.к.у.к.ув
⋅
−ρ⋅+−ρ⋅+−ρ⋅=
Так как концентрация соляной кислоты незначительна (0,5 моля), то без
большой погрешности
(
)
.к.с.к.с.к.с
L1V
−
ρ
⋅
можно считать равным
.к.с.к.с
V
ρ
⋅
.
Пусть теперь суммарная концентрация кислот (CH
3
COOH + HCl) в
равновесной смеси после реакции равна с
2
, а молярность взятой соляной кислоты
Мс.к., тогда концентрация уксусной кислоты в равновесной смеси: 
                                                                                                                                76


                                                 ОБРА БОТ К А РЕ З УЛ ЬТ А Т ОВ

      Д ля расчёта к о нстанты равно ве сия не о б хо димы сле дую щ ие данные :
к о личе ства взятых ве щ е ств и суммарная к о нце нтрация к исло ты в равно ве сно й
сме си. Х о д расчёта не ск о лько различе н для о пыто в по о б разо ванию этилаце тата
из спирта и ук сусно й к исло ты и для о пыто в по о мыле нию это го эфира во до й.
Со о тве тстве нно приво дим о б а варианта расчёта.
      Р а с ч ёт 1. Об о значим мо лярно -эк вивале нтную массу ук сусно й к исло ты,
спирта и во ды со о тве тстве нно че ре з (М у.к )Э , (М сп)Э , (М в.)Э . Пусть те пе рь
мо лярно стьисхо дно го раство ра ук сусно й к исло ты равна М у.к , о б щ ий о б ъ ём сме си
V мл, Vу.к . - о б ъ ём раство ра ук сусно й к исло ты, взято го для со ставле ния исхо дно й
сме си, ρу.к . - пло тно стьэто го раство ра, Lу.к . - со де рж ание ук сусно й к исло ты в
раство ре в до лях е диницы массы.
      Со о тве тствую щ ие ве личины, о тно сящ ие ся к раство рам этило во го спирта и
со ляно й к исло ты, о б о значе ны те ми ж е б ук вами, то лько с инде к сами "сп.", "с.к ."
со о тве тстве нно .
      Приме р расчёта L: Пусть m1 - масса ук сусно й к исло ты в 15 мл е ё 4 М
раство ра
                                                            М     у.к .   ⋅ Vу.к . ⋅ (M у.к . ) Э
                                                 m1 =                                               ,г,
                                                                              1000
m 2 - масса 15 мл 4 М CH3COOH
                                                                m 2 = Vу.к . ⋅ ρ у.к . .
Т о гда
                                           m1 М у.к . ⋅ Vу.к . ⋅ (М у.к . )     М у.к . ⋅ (М у.к . ) Э
                                                                            Э

                               L у.к .   =    =                               =
                                           m2   1000 ⋅ Vу.к . ⋅ ρ у.к .           1000 ⋅ ρ у.к .
     И схо днаяк о нце нтрацияук сусно й к исло ты в сме си равна:
                                                                  М   у.к .   ⋅ Vу.к .
                                                      c у.к . =                          , мо льл
                                                                            V
     И схо днаяк о нце нтрацияспирта равна:
                                            М      ⋅ Vсп. L сп. ⋅ ρ сп. ⋅ Vсп.
                                 ссп. =         сп.
                                                         =                     ⋅1000, мо льл
                                                  V        ( М сп. ) Э ⋅ V
      При ρ сп. = 0,795 г/см3 ве личина Lсп. = 0,982. М но ж ите ль1000 вве дён для
пе ре хо да о тмл к литрам.
      И схо днаяк о нце нтрацияво ды:
             [
      c в = Vу.к . ⋅ ρ у.к . (1 − L у.к . ) + Vсп. ⋅ ρ сп. (1 − L сп. ) + Vс.к . ⋅ ρ с.к . (1 − L с.к . ) ](М 1000
                                                                                                                ) ⋅V
                                                                                                                  Э
                                                                                                                     , мо льл
                                                                                                              в

      Т ак к ак к о нце нтрация со ляно й к исло ты не значите льна (0,5 мо ля), то б е з
б о льшо й по гре шно сти Vс.к . ⋅ ρ с.к . (1 − L с.к . ) мо ж но считатьравным Vс.к . ⋅ ρ с.к . .
      Пусть те пе рь суммарная к о нце нтрация к исло т (CH3COOH + HCl) в
равно ве сно й сме си по сле ре ак ции равна с2, а мо лярно стьвзято й со ляно й к исло ты
М с.к ., то гда к о нце нтрацияук сусно й к исло ты в равно ве сно й сме си:

Страницы