при какой температуре кипит эфир

ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ И ЗАМЕРЗАНИЯ РАСТВОРОВ.

ЭБУЛЛИОСКОПИЧЕСКИЙ И КРИОСКОПИЧЕСКИЙ ЗАКОНЫ РАУЛЯ

Примеры решения задач

Пример 1.

Определите температуру кипения и замерзания раствора, содержащего 1 г нитробензола C₆H₅NO₂ в 10 г бензола. Эбулиоскопическая и криоскопическая константы равны 2,57 и 5,1 °С. Температура кипения чистого бензола

80,2 °С, температура замерзания –5,4°С.

Решение:

где ∆t_зам и ∆t_кип – соответственно понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения раствора; К_к и К_э – соответственно криоскопическая и эбуллиоскопическая константы растворителя; g- масса растворенного вещества, г; G- масса растворителя, г; Мr- молекулярная масса растворенного вещества; Mr(С₆H₅NO₂)= 123,11.

Повышение температуры кипения раствора нитробензола в бензоле:

Температура кипения раствора: t_кип=80,2+2,09=82,29 °C.

Понижение температуры замерзания раствора нитробензола в бензоле:

Температура замерзания раствора t_зам= 5,4 – 4,14 =1,26 °C.

Пример 2 Раствор камфоры массой 0,522 г в 17 г эфира кипит при температуре на 0,461 ºС выше, чем чистый эфир. Эбуллиоскопическая константа эфира 2,16 ºС. Определите молекулярную массу камфоры.

Решение:

Молекулярную массу камфоры определяем, пользуясь соотношением

M_r=

Молекулярная масса камфоры равна 155,14.

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

6.1. Вычислить повышение температуры кипения раствора, содержащего 0,488 г бензойной кислоты С₇Н₆О₂ в 50,0 г хлороформа Е_{хлороформа}=3, 88 град. Ответ: 0,31 град.

6.2. Вычислить температуру кипения раствора, содержащего 0,5 моль растворенного вещества в 1000 г ацетона. E_{ацетона}=1,5 град; температура кипения ацетона 56,0 град. Ответ: 56,75 град.

6.3. Вычислить температуру кипения раствора анилина в этиловом эфире, содержащего 12 г анилина С₆Н₅NH₂ в 200 г раствора. Е_эфира=2,12 град; температура кипения эфира 35,6 град. Ответ: 37°С.

6.4. В каком количестве сероуглерода нужно растворить 0,1 моль вещества, чтобы раствор кипел при 47°С? Температура кипения сероуглерода46,3°С;Е_CS2 =2,29 град.Ответ: 327 г.

6.5. Температура кипения эфира 35,6°С, Е_эфира=2,12 град. Вычислить молекулярную массу бензойной кислоты, если 10%-ный раствор ее в эфире кипит при 37,53°С. Ответ: 122.

6.6. Раствор, содержащий 4,6 г глицерина С₃Н₅(ОН)₃ в 200 г ацетона, кипит при 56,73°С. Чистый ацетон закипает при 56,3°C. Вычислить эбуллиоскопическую константу ацетона. Ответ: 1,72°.

6.7. Сколько граммов глюкозы С₆Н₁₂О₆ растворено в 500 г воды, если раствор закипает при 100,258°С? Ответ: 45,35 г.

6.8. Сколько глицерина С₃Н₅(ОН)₃ надо взять на 2 л воды, чтобы получить раствор с температурой кипения 106°С? Ответ: 2,156 кг.

6.9. 5 г некоторого вещества растворено в 200 г воды. Температура кипения раствора 100,432°С. Вычислить молекулярную массу растворенного вещества. Ответ: 29,6.

6.10. Температура кипения раствора 0,36 г фосфора в 60 г сероуглерода (Е=2,4 град) на 0,12°С выше, чем у чистого растворителя. Чему равна молекулярная масса фосфора в растворе? Сколько атомов фосфора заключается в одной молекуле?

6.11. Температура кипения раствора 12,8 г серы в 250 г бензола (Е=2,57 град.) на 0,514°С выше, чем у чистого растворителя. Вывести молекулярную формулу серы в растворенном состоянии. Сколько атомов серы входит в состав одной молекулы этого вещества? Ответ: S₈.

6.12. Определите температуру кипения 10%-ного водного раствора глюкозы С₆Н₁₂O₆. Ответ: 100,32°C.

6.13. Определите температуру кипения раствора 1 г нафталина С₁₀Н₈ в 20 г эфира, если температура кипения эфира равна 35,6°С, а Е=2,16°. Ответ: 36,44 °С.

6.14. Раствор, состоящий из 9,2 г иода и 100 г метилового спирта, закипает при 65,0°С. Сколько атомов входит в состав молекулы иода, находящегося в растворенном состоянии? Температура кипения спирта 64,7°С, а E=0,84°. Ответ: I _2.

6.15. Вычислить температуру кипения раствора, содержащего 100 г сахара С₁₂Н₂₂О₁₁ в 750 г воды. Ответ: 100,2°С.

6.16. Вычислить процентное содержание сахара С₁₂Н₂₂O₁₁ в растворе, температура кипения которого 100,13°С. Ответ: 7,88%.

6.17. В каком количестве воды следует растворить 23 г глицерина С₃Н₈О₃, чтобы получить раствор с температурой кипения 100,104°С? Ответ: 1250 г.

6.19. В скольких молях воды следует растворить 0,02 моля некоторого неэлектролита для получения раствора с температурой кипения 100,026°С? Ответ: 22,2 моль.

6.20. Температура кипения ацетона 56,1°С, а Е=1,73°. Вычислить температуру кипения 8%-ного раствора глицерина С₃Н₈0₃ в ацетоне. Ответ: 57,73°С.

6.21. Температура кипения эфира 34,5°С, а Е=2,16°. Вычислить молекулярную массу бензойной кислоты, если известно, что 5%-ный раствор этой кислоты в эфире кипит при 35,53°С. Ответ: 122.

6.22. Температура кипения разбавленного раствора сахара C₁₂H₂₂O₁₁ 100,065°С. Вычислить осмотическое давление раствора при 0°С. Плотность раствора принять равной единице. Ответ: 271,5 кПа.

6.23. Раствор 55,4 г неэлектролита в 2,5 л воды кипит при 100,16°С. Чему равна молекулярная масса неэлектролита? Ответ: 72,0.

6.24. Повышение температуры кипения раствора 0,94 г фенола С₆Н₅ОН в 50 г этилового спирта (Е=1,16 град) 0,232°С. Найти молекулярную массу фенола. Ответ:94.

6.25. Раствор 15г хлороформа в 400г диэтилового эфира (Е=2,02 град) кипит при температуре, превышающей температуру кипения растворителя на 0,635°C. Вычислите молекулярную массу хлороформа. Ответ: 119,3.

6.26. При какой температуре должен кипеть раствор, содержащий 0,062 моль неэлектролита в 200 мл воды? Ответ: 100,16°С.

6.27. Раствор, содержащий 2,3 г С₃Н₈О₃ в 100г ацетона (Ткип.=56,3 0 С), кипит при 56,73 0 С. Найдите Е для ацетона. Ответ: 1,72 0 С.

6.28. Сколько граммов сахара С₁₂H₂₂O₁₁ надо растворить в 100 г воды, чтобы а) повысить температуру кипения на 1 градус? б) Понизить температуру замерзания на 1 град? Ответ: а) 65,8 г; б) 18,4 г.

6.29. При растворении 13 г неэлектролита в 400 г диэтилового эфира (С₂Н₅)₂O температура кипения повысилась на 0,453 градуса. Определить молекулярную массу растворенного вещества. Ответ: 145.

6.31. Вычислить понижение температуры замерзания раствора, содержащего 0,2 моль растворенного вещества в 750 г бензола (К=5,12 град). Ответ: 1,365 град.

6.32. Температура замерзания уксусной кислоты 16,65°С, а К=3,9 град. Вычислить температуру замерзания раствора, содержащего 0,1 моль растворенного вещества в 150 г уксусной кислоты. Ответ: 14,05 °С.

6.34. Температура замерзания бензола 5,5°С Криоскопическая константа 5,12 град. Сколько молей растворенного вещества содержится в 125 г бензола, если раствор замерзает при 4,99 °С? Ответ: 0,012 моль.

6.39. При растворении 0,502 г ацетона (СН₃)₂ CO в 100 г уксусной кислоты температура замерзания понижается на 0,339° C. Вычислить криоскопическуго константу уксусной кислоты. Ответ: 3,92 град.

6.40. Сколько граммов нафталина С₁₀Н₈ содержится в 3 кг бензола, если раствор замерзает при 4,55°С? Т.зам. бензола 5,5°С, а К=5,1 град. Ответ: 71,5 г.

6.47. Определите формулу вещества, содержащего 39,34% углерода, 8,20% водорода и 52,46% серы, если раствор 0,2 г этого вещества в 26 г бензола замерзает при температуре на 0,318° ниже, чем чистый бензол. Oтвет: C₄H₁₀S₂.

6.49. Для приготовления охлаждающей жидкости на 30 л воды взято 9 л глицерина С₃Н₈О₃. Чему равна температура замерзания приготовленного раствора? Плотность глицерина равна 1,261 г/мл. Ответ: 7,6°С.

6.52. Сколько граммов нафталина С₁₀Н₈ находится в 8 кг бензола, если этот раствор замерзает при 3,4 5°С? Температура замерзания чистого бензола 5,40 °С. Ответ: 392 г

6.57. При растворении 0,4 г некоторого вещества в 10 г воды температура замерзания раствора понижается на 1,24°C. Вычислить молекулярную массу растворенного вещества. Ответ: 60.

6.59. Раствор сахара в воде показывает повышение температуры кипения на 0,312 °С. Вычислить величину понижения температуры замерзания этого раствора. Ответ: 1,116°С.

Дата добавления: 2018-11-24 ; просмотров: 4803 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Перегонка при пониженном давлении (в вакууме)

Перегонка под вакуумом применяется с целью снижения температуры кипения веществ. Это бывает необходимо в тех случаях, когда соединения разлагаются в процессе их перегонки при атмосферном давлении или их температура кипения выше 200°С. Фракционная перегонка при пониженном давлении нередко позволяет добиться лучшей очистки. Объясняется это тем, что снижение температуры кипения с понижением давления у веществ из различных классов, например у кислот и эфиров, спиртов и углеводородов, происходит не строго пропорционально. Поэтому в вакууме разница в температурах кипения компонентов разделяемой смеси может оказаться даже большей, чем при атмосферном давлении. Фракционная вакуум-перегонка может оказаться полезной также при разделении некоторых азеотропных смесей.

Рис. 76. Номограмма дли определения температуры кипения веществ при пониженном давлении.

При обычном давлении этиловый спирт, как известно, дает с водой нераздельнокипящую смесь с содержанием воды 4,4% (масс.)При понижении давления до 10 кПа (75 мм рт. ст.) азеотропная смесь не образуется и спирт в принципе может быть отогнан от воды. С другой стороны, вакуум-перегонка — более длительный процесс и связана с большим количеством экспериментальных трудностей, поэтому если вещество хорошо отгоняется при атмосферном давлении, не следует стремиться перегонять его под вакуумом. При отсутствии литературных данных температуру кипения вещества в вакууме находят с помощью номограммы (рис. 76) на продолжении прямой линии, соединяющей температуру кипения этого вещества при атмосферном давлении и значение остаточного давления.

Для ориентировочных расчетов можно пользоваться также эмпирическим правилом: при снижении давления в два раза температура кипения веществ уменьшается примерно на 15 °С.

В принципе как простая, так и фракционная перегонка под вакуумом проводится аналогично перегонке при атмосферном давлении, однако имеются и существенные отличия, на которые следует обратить особое внимание.

1. Установки для перегонки пол вакуумом (рис. 77) собираются герметично, лучше всего на шлифах с использованием вакуумной смазки. Перед сборкой установки все стеклянные части должны быть тщательно осмотрены. В случае обнаружения дефектов, например мельчайших трещин, использовать деталь для работы под вакуумом нельзя. Следует также обращать внимание на чистоту шлифов. Даже небольшая песчинка на шлифе может вызвать его поломку, что при наличии разряжения и системе нередко приводит к взрыву.

2. Во всех случаях работать с вакуумными установками можно только в защитных очках или маске.

Рис. 77. Прибор для перегонки под вакуумом: 1 — перегонная колба; 2—насадка Кляйзена; 3 —капилляр; 4 — зажим для регулирования подсоса воздуха и капилляр; 5 — отрезок резинового шланга; 6 —отвод к ловушке вакуумной системы; 7 — алонж; 8 — приемный сосуд.

После подключения вакуума нельзя вносить какие-либо изменения в установку—подвинчивать зажимы лапок, поднимать или опускать установку и т. д.

3. Как перегонная колба, так и приемный сосуд обязательно должны быть круглодонными. Применение плоскодонных колб в вакуумных установках запрещается.

4. С целью обеспечения равномерного кипения при перегонке под вакуумом используют не «кипел ки», а капилляр, через который под слой перегоняемой жидкости засасывается воздух или инертный газ. Капилляр вытягивают из стеклянной, лучше толстостенной, трубки. Конец его должен быть как можно более тонким. Широкий капилляр, во-первых, вызывает слишком бурное кипение, приводящее к брызгоуносу, а во-вторых, не позволяет достигнуть высокого вакуума. Для проверки пригодности капилляра оттянутый конец погружают в пробирку с какой-нибудь подвижной жидкостью, например эфиром, и сильно дуют в трубку. Через слой эфира при этом должны проскакивать очень мелкие пузырьки. Капилляр вводят либо через насадку Кляйзена, либо через второе горло колбы так, чтобы он почти доходил до дна, но не касался его. На верхний конец капиллярной трубки надевают отрезок резинового шланга, просовывают в него тонкую проволочку и зажимают винтовым зажимом. С помощью зажима можно регулировать подачу воздуха в капилляр, увеличивая или уменьшая тем самым интенсивность кипения.

5. При сборке вакуумных установок следует обращать внимание на диаметр отводных трубок, которые не должны быть слишком узкими. Установлено, что если диаметр перегонной колбы превышает диаметр отводной трубки более чем в десять раз, уже при средней скорости перегонки сопротивление движению паров оказывается выше допустимого.

Давление внутри перегонной колбы при этом оказывается на несколько миллиметров ртутного столба выше, чем давление по манометру.

Узкая отводная трубка или другие сужения на пути паров перегоняемого вещества нередко являются, таким образом, причиной того, что наблюдаемая температура кипения вещества оказывается выше ожидаемой. Из сказанного следует, что если желательно создать внутри перегонного сосуда давление менее 1 — 1,3 кПа (8—10 мм рт. ст.), внутренний диаметр отводной трубки для колб среднего размера (0,5— 1 л) должен быть не менее 10—12 мм, для небольших колб (50—100 мл)—не менее 5 мм.

6. Если в случае перегонки при атмосферном давлении смена приемников для отбора различных фракций конденсата не представляет каких-либо затруднений, при вакуум-перегонке такую необходимость следует предусмотреть заранее.

При необходимости отбора 3—4 фракции используют так называемые «пауки» (рис. 78). Направить конденсат в тот или другой приемник можно осторожным поворотом «паука» вокруг осн.

7. При использовании установки, изображенной на рис. 77, конец шланга вакуумной системы надевают на отводную трубку алонжа. Однако при длительной перегонке, особенно если температура кипения жидкости невысока, часть конденсата испаряется и беспрепятственно уносится в вакуумную систему. Указанного недостатка полностью лишены приборы, собранные по тому же принципу, что и изображенные на рис. 70 (обязательно использовать круглодонные колбы, капилляр), поскольку отвод к насосу в них подсоединяется к верхнему отверстию холодильника. Это обстоятельство делает их особенно удобными для простой вакуум-перегонки.

После сборки установки ее обязательно проверяют на герметичность, для чего включают вакуум и следят за показаниями манометра. Хорошо собранная установка после отсоединения насоса держит вакуум по крайней мере несколько минут.

Рис. 78. «Паук» для cбopa 3-х франции конденсата при вакуум-перегонке.

Рис. 79. Ротационный испаритель ИР-1М: 1 —вращающаяся колба с исходным раствором: 2— привод; 3— приемный сосуд; 4-трубка, через которую испарительная колба наполняется исходным раствором; 5 — отвод для соединения испарителя с атмосферой; в — переход,пик с краном для подключения испарителя к вакуумной системе; 7 — жидкостная баня; 8 — блок управления, обеспечивающий автоматическое поддержание температурного режима и бане; 9 — рукоятка подъемного механизма для извлечения колбы из бани; 10 — зажим для поддержания приемной колбы.

Если установка пригодна для работы, в нее помещают перегоняемое вещество, подключают вакуум, регулируют ток газа через капилляр так, чтобы он давал струйку очень маленьких пузырьков, и только после этого начинают постепенное повышение температуры обогревающей бани. Поступать наоборот, т. е. вначале нагреть содержимое перегонной колбы, а затем создать разрежение в приборе, нельзя — это может привести к бурному вскипанию жидкости и перебросу ее в приемник.

Перегонку заканчивают в следующей последовательности: вначале отключают обогрев перегонной колбы, затем осторожно впускают в систему воздух, соединяя ее с атмосферой при помощи специального крана (см. рис. 21), отключают вакуум-насос, и после охлаждения установки разбирают ее, начиная с отсоединения приемной колбы с перегнанной жидкостью.

Очень удобны для простой вакуум-перегонки ротационные испарители (рис. 79). Их преимущества ярче всего проявляются при необходимости удаления растворителей из концентрированных растворов, при перегонке пенящихся жидкостей, которые обычно доставляют экспериментаторам особенно много хлопот. Для правильной работы испарителя раствор нагревают не до кипения. Интенсивное испарение достигается благодаря увеличению поверхности жидкости за счет непрерывного вращения перегонной колбы. Ротационный испаритель должен быть обязательной принадлежностью лабораторий, в которых часто занимаются перегонкой, ибо он позволяет сэкономить много труда и времени.

Источник

Молекулярная физика. Кипение жидкости.

Кипение — это интенсивный переход жидкости в пар, происходящий с образованием пузырьков пара по всему объему жидкости при определенной температуре.

В отличие от испарения, которое происходит при любой температуре жидкости, другой вид парообразования — кипение — возможен лишь при совершенно определенной (при данном давлении) температуре — температуре кипения.

При нагревании воды в открытом стеклянном сосуде можно увидеть, что по мере увеличения температуры стенки и дно сосуда покрываются мелкими пузырьками. Они образуются в результате расширения мельчайших пузырьков воздуха, которые существуют в углублениях и микротре­щинах не полностью смачиваемых стенок сосуда.

Пары жидкости, которые находятся внутри пузырьков, являются насыщенными. С ростом температуры давление насыщенных паров возрастает, и пузырьки увеличиваются в размерах. С уве­личением объема пузырьков растет и действующая на них выталкивающая (архимедова) сила. Под действием этой силы наиболее крупные пузырьки отрываются от стенок сосуда и поднимаются вверх. Если верхние слои воды еще не успели нагреться до 100 °С, то в такой (более холодной) воде часть водяного пара внутри пузырьков конденсируется и уходит в воду; пузырьки при этом сокращаются в размерах, и сила тяжести заставляет их снова опускаться вниз. Здесь они опять увеличиваются и вновь начинают всплывать вверх. Попеременное увеличение и уменьшение пузырьков внутри во­ды сопровождается возникновением в ней характерных звуковых волн: закипающая вода шумит.

Когда вся вода прогреется до 100 °С, поднявшиеся вверх пузырьки уже не сокращаются в размерах, а лопаются на поверхности воды, выбрасывая пар наружу. Возникает характерное бульканье — вода кипит.

Кипение начинается после того, как давление насыщенного пара внутри пузырьков сравнивается с давлением в окружающей жидкости.

Во время кипения температура жидкости и пара над ней не меняется. Она сохраняется неизменной до тех пор, пока вся жидкость не выкипит. Это происходит потому, что вся подводимая к жидкости энергия уходит на превращение ее в пар.

Температура, при которой кипит жидкость, называется температурой кипения.

Температура кипения зависит от давления, оказываемого на свободную поверхность жидкос­ти. Это объясняется зависимостью давления насыщенного пара от температуры. Пузырек пара растет, пока давление насыщенного пара внутри него немного превосходит давление в жидкости, которое складывается из внешнего давления и гидростатического давления столба жидкости.

Чем больше внешнее давление, тем больше температура кипения.

Всем известно, что вода кипит при температуре 100 ºC. Но не следует забывать, что это справедливо лишь при нормальном атмосферном давлении (примерно 101 кПа). При увеличении дав­ления температура кипения воды возрастает. Так, например, в кастрюлях-скороварках пищу варят под давлением около 200 кПа. Температура кипения воды при этом достигает 120°С. В воде такой температуры процесс варки происходит значительно быстрее, чем в обычном кипятке. Этим и объясняется название «скороварка».

И наоборот, уменьшая внешнее давление, мы тем самым понижаем температуру кипения. Напри­мер, в горных районах (на высоте 3 км, где давление составляет 70 кПа) вода кипит при температуре 90 °С. Поэтому жителям этих районов, использующим такой кипяток, требуется значительно больше времени для приготовления пищи, чем жителям равнин. А сварить в этом кипятке, например, кури­ное яйцо вообще невозможно, так как при температуре ниже 100 °С белок не сворачивается.

У каждой жидкости своя температура кипения, которая зависит от давления насыщенного пара. Чем выше давление насыщенного пара, тем ниже температура кипения соответствующей жидкости, т. к. при меньших температурах давление насыщенного пара становится равным атмосферному. Например, при температуре кипения 100 °С давление насыщенных паров воды равно 101 325 Па (760 мм рт. ст.), а паров ртути — всего лишь 117 Па (0,88 мм рт. ст.). Кипит ртуть при 357°С при нормальном давлении.

Теплота парообразования.

Теплота парообразования (теплота испарения) — количество теплоты, которое необходимо сообщить веществу (при постоянном давлении и постоянной температуре) для полного превращения жидкого вещества в пар.

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо, чтобы обра­тить жидкость массой 1 кг в пар без изменения температуры, называется удельной теплотой парообразования.

Удельную теплоту парообразования обозначают буквой r и измеряют в джоулях на килограмм (Дж/кг).

Количество теплоты, необходимое для парообразования (или выделяющееся при конденса­ции). Чтобы вычислить количество теплоты Q, необходимое для превращения в пар жидкости любой массы, взятой при температуре кипения, нужно удельную теплоту парообразования r ум­ножить на массу m:

При конденсации пара происходит выделение такого же количества теплоты:

Источник

ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ (точка кипения) – температура, при которой жидкость столь интенсивно превращается в пар (т.е. газ), что в ней образуются паровые пузырьки, которые поднимаются на поверхность и лопаются. Бурное образование пузырьков во всем объеме жидкости и называется кипением.

В отличие от простого испарения при кипении жидкость переходит в пар не только со свободной поверхности, но и по всему объему – внутрь образующихся пузырьков. Температура кипения любой жидкости постоянна при заданном атмосферном или ином внешнем давлении, но повышается с повышением давления и понижается с его понижением. Например, при нормальном атмосферном давлении, равном 100 кПа (таково давление на уровне моря), температура кипения воды составляет 100° С.

На высоте же 4000 м над уровнем моря, где давление падает до 60 кПа, вода кипит примерно при 85° С, и для того, чтобы сварить пищу в горах, требуется больше времени. По той же причине пища готовится быстрей в кастрюле-«скороварке»: давление в ней повышается, а вслед за этим повышается и температура кипящей воды.

Температура кипения вещества зависит также от наличия примесей. Если в жидкости растворено летучее вещество, то температура кипения раствора понижается. И наоборот, если в растворе содержится вещество менее летучее, чем растворитель, то температура кипения раствора будет выше, чем у чистой жидкости.

Температура кипения некоторых веществ

ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ВЕЩЕСТВ (на уровне моря)

Источник

• ← фактическое принятие наследства гк рф 1153 судебная практика
• какой паразит живет на коже животных и вызывает зуд →