Bài tập chương 4: Dung dịch và cân bằng lỏng - hơi | Bài giảng môn Hóa lý | Đại học Bách khoa hà nội

Bài tập chương 4: Dung dịch và cân bằng lỏng - hơi
Dung dịch và tính chất nồng độ của dung dịch loãng
Câu 1: Tính độ tan của O2 trong nước (mol/L) ở 25 oC. Biết áp suất riêng phần của nước
trong khí quyển là 160 Torr và KH(O2) = 3,3.107 Torr. (ĐS: 0,27.10-3 mol/L)
Câu 2: Dung dịch chứa 2,433 gam lưu huỳnh trong 100 gam naphtalen nóng chảy ở 79,599
oC. Biết rằng nhiệt nóng chảy của naphtalen là 35,5 cal/gam, nhiệt độ nóng chảy của
naptalen là 80,2 oC. Xác định độ liên hợp của lưu huỳnh trong dung dịch trên (số nguyên
tử trong 1 phân tử liên kết của lưu huỳnh). (ĐS: 8)
Câu 3: Ở 20oC áp suất hơi bão hòa của nước là 17,54 mmHg, một dung dịch ure có áp suất
hơi là 17,22 mmHg. Xác định áp suất thẩm thấu của dung dịch trên ở 40oC, biết khối lượng
riêng của dung dịch là 1,01 g/ml. M(ure) = 60,06 g/mol. (ĐS: p = 25,2 atm)
Câu 4: Trong 100ml dung dịch (dung môi nước) có 1 gam myoglobin. Áp suất thẩm thấu
của dung dịch đó ở 25oC là 11 mmHg. Xác định khối lượng của phân tử myoglobin.
ĐS: M = 16852,4 g/mol
Câu 5: Cho dung dịch chứa 1 gam một chất tan trong 15 ml benzen ở 20oC. Khối lượng
riêng của benzen ở nhiệt độ này là 0,8765g/ml. Độ hạ điểm kết tinh của dung dịch DT =
3,04oC. Kl (benzen) = 5,1 (K.Kg/mol). Tìm khối lượng phân tử của chất tan.
ĐS: M= 127,6 g/mol
Câu 6: Khối lượng riêng của etylen glycol ở 25 oC là 1,1088g/cm3. Tính nhiệt độ kết tinh
của hỗn hợp chứa 0,5 lit etylen glycol và 9,5 lit nước. Coi dung dịch là loãng và etylen
glycol là chất tan không bay hơi. M(EG) = 62,07 g/mol; Kl (H2O) = 1,86 (K.Kg/mol).
ĐS: 371,251 K
Câu 7: Để xác định phân tử lượng M của một chất hữu cơ khó bay hơi X, ta làm thí nghiệm
sau: Hai cốc thủy tinh A và B được đặt trong một chuông thủy tinh kín; cốc A chứa 0,1
mol naphtalen trong 100 g benzen; cốc B chứa 10 g chất X trong 100 g benzen. Hai cốc
được đặt cạnh nhau cho đến khi đạt trạng thái cân bằng. Sau đó lấy cốc A ra cân lại thấy
khối lượng cốc A giảm 8 g. Hãy tính M và nêu những điều kiện gần đúng trong thí nghiệm. M(benzen) = 78,11 g/mol
(ĐS: M = 85,2 g/mol)
Cân bằng lỏng – hơi
Câu 8: Etanol và metanol tạo thành dung dịch xem như lý tưởng. Ở 20oC áp suất hơi bão
hòa của etanol và metanol lần lượt là 44,5 và 88,7 mmHg.
a) Tính thành phần mol các chất trong dung dịch chứa 100g etanol và 100g metanol.
b) Xác định các áp suất riêng phần và áp suất tổng của dung dịch.
c) Tính phần mol của metanol trong pha hơi nằm cân bằng với dung dịch trên.
ĐS: a) 0,41 và 0,59; b) 18,2mmHg, 52,3 mmHg và 70,5 mmHg; c) 0,74
Câu 9: Giả thiết rằng benzen và toluen tạo thành dung dịch lý tưởng. Benzen tinh khiết sôi
ở nhiệt độ 80oC; tại nhiệt độ này, áp suất hơi của toluen là 350mmHg.
a) Tính áp suất riêng phần và áp suất tổng cộng của dung dịch có xbenzen= 0,2 tại 80oC.
b) Thành phần của dung dịch có nhiệt độ sôi tại 80oC, áp suất 500mmHg bằng bao nhiêu?
ĐS: a) 152 mmHg; 280 mmHg; 432 mmHg; b) xbenzen = 0,366
Câu 10: Ở 80oC, áp suất hơi bão hoà của các chất nguyên chất A và B lần lượt là 100 và 600 mmHg
a) Hãy vẽ đồ thị “áp suất – thành phần pha lỏng” (P-x) của dung dịch lý tưởng A-B.
b) Cho dung dịch chứa 40% mol B vào một bình kín có thể tích sao cho ở 80oC có 1/3 số
mol của dung dịch bị hoá hơi. Tính thành phần mol của pha lỏng và pha hơi cân bằng.
ĐS: xB = 0,261 và yB = 0,679
Câu 11: Xem dung dịch của CCl4 và SnCl4 là dung dịch lý tưởng. Tính thành phần mol
của dung dịch sôi ở 100oC dưới áp suất 760 mmHg và thành phần mol của bong bóng hơi
đầu tiên, biết rằng ở 100oC áp suất hơi bão hoà của CCl4 và SnCl4 lần lượt là 1450 và 500 mmHg.
(ĐS: 0,274 và 0,522)
Câu 12: Hỗn hợp SnCl4 (1) và CCl4 (2) tuân theo qui luật của dung dịch lý tưởng. Ở 90oC
áp suất hơi bão hòa của SnCl4 và CCl4 lần lượt là 362 mmHg và 1112 mmHg. Dưới áp suất
chuẩn 760mmHg, SnCl4 sôi ở 114oC và CCl4 sôi ở 77oC:
a) Xây dựng giản đồ “thành phần - áp suất” của các cấu tử và xác định trên giản đồ áp suất
P1, P2 và P của hỗn hợp có phần mol của CCl4 là 0,7.
b) Xác định thành phần hỗn hợp SnCl4 - CCl4 sôi ở 90oC dưới áp suất 760mmHg.
c) Xác định thành phần hơi tại 90oC.
ĐS: xSnCl4 = 0,47; ySnCl4 = 0,224
Bài tập chương 5: Cân bằng lỏng – lỏng
Câu 6: Một dung dịch chứa 0,5 mol propanol và 0,5 mol etanol được chưng cho đến khi
nhiệt độ sôi của dung dịch là 90oC. Áp suất hơi của phần ngưng tụ thu được là 1066 mmHg
(cũng đo ở 90oC). Xem dung dịch là lý tưởng và biết rằng ở 90oC áp suất hơi bão hòa của
propanol và etanol lần lượt là 574 và 1190 mmHg. Hãy tính:
a) Thành phần mol của dung dịch trong bình chưng
b) Thành phần mol của phần (hơi) ngưng tụ
Câu 7: Chưng cuốn brombenzen bằng hơi nước ở áp suất 760 mmHg thì hệ bắt đầu sôi ở
368,3 K. Biết rằng brombenzen không tan trong nước, áp suất hơi của nước và brombenzen
ở nhiệt độ trên lần lượt là 639 và 121 mmHg. Tính lượng brombenzen tối đa chưng cuốn
được cùng với 0,5 kg nước.
Câu 8: Dưới áp suất 760 mmHg, hệ benzene-H2O sôi ở 66 oC; biết P*benzene = 540 mmHg.
Tính lượng hơi nước tối thiểu để chưng cuốn 1 kg benzene ở nhiệt độ này.
Câu 9: Nước và cacbontetraclorua CCl4 là hai chất lỏng không tan lẫn. Ở 25oC dung dịch
chứa I2 trong nước có nồng độ 0,0612 g/l nằm cân bằng với dung dịch chứa I2 trong CCl4
có nồng độ 5,202 g/l. Lắc đều 10 ml dung dịch I2/CCl4 nồng độ 3,2 g/l với 150 ml nước cất
đến cân bằng. Tính nồng độ của I2 trong CCl4 và trong nước lúc cân bằng.
Câu 10: Hệ số phân bố iot I2 giữa nước và sulphua carbon CS2 bằng k = CH2O /CCS2 =
0,00167. Tính lượng iot có thể rút ra từ 2.10-3 m3 nước chứa 2.10-5 kg iot, nếu biết:
a) Dùng 0,05.10-3 m3 CS2 chiết một lần,
b) Dùng lượng CS2 đó chiết 5 lần. ĐS: a) 0,125.10-5kg; b) 1,953. 10-8kg
Câu 11: a) Ở 25 oC, hệ số phân bố I2 trong H2O và CCl4 tính theo phần mol: KN = 0,0022.
Nếu hệ ban đầu gồm 0,01 mol I2, 1 mol H2O và 1mol CCl4 thì phần mol của I2 trong mỗi
pha tại cân bằng sẽ là bao nhiêu. (ĐS: trong H2O: 2,2.10-5)
b) Từ kết quả trên, tính hệ số phân bố I2 trong H2O và CCl4 theo nồng độ mol/l. Biết ở
25oC, khối lượng riêng của CCl4 là 1,59 g/ml; khối lượng riêng của nước là 0,997 g/ml. (ĐS: 0,0118)
c) Nồng độ I2 trong CCl4 tại cân bằng là 0,0734mol/l. Xác định thể tích Na2S2O3 0,0100
mol/l để chuẩn độ I2 trong 25 ml dung dịch nước. Biết:
2Na2S2O3 + I2 à Na2S4O6 + 2NaI (ĐS: 4,5ml)
d) Xác định hệ số phân bố I2 trong H2O và CCl4 theo nồng độ molan. (ĐS: 0,0171)
Câu 12: Hệ 2 chất lỏng phenol và nước có bảng nhiệt độ chuyển trạng thái (từ trong sang
đục) – thành phần khối lượng như sau:
%phenol 10 20 30 35 40 45 50 55 60 70
t (oC) 42 52 60 67 66 65 63 60 50 28
a) Lấy 10 g phenol và 20 g nước cho vào ống nghiệm và giữ ở 60oC. Xác định số pha,
thành phần và khối lượng mỗi pha trong hệ ở trạng thái cân bằng.
b) Nếu thêm vào hệ (a) 20 g nước, giữ nguyên nhiệt độ thì quan sát thấy hiện tượng gì?