沸点上昇の例題

沸点上昇温度の計算

沸点温度は、水に溶質を添加することによって上昇させることができます。デビッド・マレーとジュール・セルメス/ゲッティイメージズ

この問題例は、水に塩を加えることによって生じる沸点上昇を計算する方法を示しています。水に塩を入れると、塩化ナトリウムがナトリウムイオンと塩化物イオンに分かれます。沸点上昇の前提は、追加された粒子が水を沸点にするのに必要な温度を上げることです。余分な粒子は、溶媒分子 (この場合は水) 間の相互作用を妨げます。

沸点上昇問題

塩化ナトリウム 31.65 g を 34 °C の水 220.0 mL に加えます。これは水の沸点にどのように影響しますか?

推定 塩化ナトリウム 水中で完全に解離します。

与えられた :
35 °C での水の密度 = 0.994 g/mL
K_b水 = 0.51 °C kg/mol

解決

溶質による溶媒の温度変化の上昇を見つけるには、次の式を使用します。
ΔT = iK_bメートル
どこ：
ΔT = 温度変化 (°C)
i = ファントホッフ係数
K_b =モラル 沸点上昇 単位は °C kg/mol の定数
m = mol 溶質/kg 溶媒での溶質のモル濃度

ステップ 1. NaCl のモル濃度を計算する

NaCl のモル濃度 (m) = NaCl のモル/kg 水

から 周期表 :

原子質量 それ = 22.99
原子質量 Cl = 35.45
NaCl のモル数 = 31.65 g x 1 mol/(22.99 + 35.45)
NaCl のモル数 = 31.65 g x 1 mol/58.44 g
NaCl のモル = 0.542 mol
kg 水 = 密度 x 体積
kg 水 = 0.994 g/mL x 220 mL x 1 kg/1000 g
kg 水 = 0.219 kg
メートル_{塩化ナトリウム}= NaCl のモル数/kg 水
メートル_{塩化ナトリウム}= 0.542mol/0.219kg
メートル_{塩化ナトリウム}= 2.477 モル/kg

ステップ 2. Van 't Hoff 係数を決定する

ファントホッフ係数「i」は、溶媒中の溶質の解離量に関連する定数です。砂糖のように水で解離しない物質の場合、i = 1. 完全に解離する溶質の場合 2つのイオンに , i = 2. この例では、NaCl は 2 つのイオン Na に完全に解離します。⁺およびCl^-.したがって、ここでは i = 2 です。

ステップ 3. ΔT を求める

ΔT = iK_bメートル
ΔT = 2 x 0.51 °C kg/mol x 2.477 mol/kg
ΔT = 2.53 °C

答え

31.65 g の NaCl を 220.0 mL の水に加えると、沸点が 2.53 °C 上昇します。

沸点上昇は物質の集合的性質です。つまり、それは溶液中の粒子の数に依存し、それらの化学的アイデンティティーには依存しません。もう 1 つの重要な集合プロパティは次のとおりです。 凝固点 うつ。