ĆWICZENIE NR 23 | |||||||||||||||||
WYZNACZANIE CZĄSTKOWYCH OBJĘTOŚCI MOLOWYCH SKŁADNIKÓW W UKŁADZIE H2O - C2H5OH | |||||||||||||||||
Opis symboli: | |||||||||||||||||
m1 _ masa kolbki pustej | |||||||||||||||||
m2 _ masa kolbki z wodą | |||||||||||||||||
m3 _ masa kolbki z wodą i alkoholem | |||||||||||||||||
m4 _ masa pozorna nurka | |||||||||||||||||
mrz - masa rzeczywista pływaka | |||||||||||||||||
V - objętość pływaka | |||||||||||||||||
T - temperatura pomiarów | |||||||||||||||||
c - stężenie alkoholu | |||||||||||||||||
d1 - gęstość wody | |||||||||||||||||
d2 - gęstość alkoholu 100% | |||||||||||||||||
V1 - objętość właściwa czystej wody | |||||||||||||||||
V2 - objętość włwściwa czystego alkoholu | |||||||||||||||||
M1 - masa molowa wody | |||||||||||||||||
M2 - masa molowa alkoholu | |||||||||||||||||
Wyniki pomiarów: | Dane: | ||||||||||||||||
numer | m1 | m2 | m3 | m4 | mrz | V | T | M1 | |||||||||
roztworu | [g] | [g] | [g] | [g] | [g] | [cm3] | [K] | [g/mol] | |||||||||
1 | 60,72 | 100,08 | 100,08 | 0,085 | 0,496 | 0,4261 | 298 | 18 | |||||||||
2 | 60,98 | 89,55 | 97,41 | 0,0963 | c | d1 | d2 | M2 | |||||||||
3 | 60,67 | 85,51 | 97,25 | 0,109 | [% wag.] | [g/cm3] | [g/cm3] | [g/mol] | |||||||||
4 | 60,57 | 80,26 | 95,93 | 0,119 | 99,80 | 0,9971 | 0,7853 | 46 | |||||||||
5 | 60,44 | 75,69 | 94,68 | 0,1295 | |||||||||||||
6 | 60,48 | 69,98 | 93,39 | 0,143 | |||||||||||||
7 | 61,66 | 66,02 | 92,53 | 0,155 | |||||||||||||
8 | 61,41 | 61,41 | 92,73 | 0,177 | |||||||||||||
9 | _ | _ | _ | _ | |||||||||||||
Wyniki obliczeń: | |||||||||||||||||
TABELA 1 | |||||||||||||||||
numer | masa | masa abs. | suma alko- | ułamek | gęstość | objętość | |||||||||||
roztworu | wody | alkoholu | holu i wody | wagowy | roztworu | właściwa | |||||||||||
alkoholu | d | v | |||||||||||||||
[g] | [g] | [g] | x2 | [g/cm3] | [cm3/g] | ||||||||||||
1 | 39,3600 | 0,0000 | 39,3600 | 0,000 | 0,9971 | 1,0029 | |||||||||||
2 | 28,5857 | 7,8443 | 36,4300 | 0,215 | 0,9380 | 1,0660 | |||||||||||
3 | 24,8635 | 11,7165 | 36,5800 | 0,320 | 0,9082 | 1,1010 | |||||||||||
4 | 19,7213 | 15,6387 | 35,3600 | 0,442 | 0,8848 | 1,1302 | |||||||||||
5 | 15,2880 | 18,9520 | 34,2400 | 0,554 | 0,8601 | 1,1626 | |||||||||||
6 | 9,5468 | 23,3632 | 32,9100 | 0,710 | 0,8284 | 1,2071 | |||||||||||
7 | 4,4130 | 26,4570 | 30,8700 | 0,857 | 0,8003 | 1,2496 | |||||||||||
8 | 0,0626 | 31,2574 | 31,3200 | 0,998 | 0,7487 | 1,3357 | |||||||||||
9 | _ | _ | _ | 1,000 | 0,7853 | 1,2734 | |||||||||||
Numery r-rów 1 i 9 dotyczą odpowiednio czystej wody i czystego alkoholu. | |||||||||||||||||
TABELA 2 | |||||||||||||||||
ułamek | objętość cząstkowa | wartość ułamka | |||||||||||||||
wagowy | właściwa [cm3/g] | molowa [cm3/mol] | |||||||||||||||
C2H5OH | alkoholu | wody | alkoholu | wody | |||||||||||||
x2 | n2 | n1 | Vp,2 | Vp,1 | n2/V2 | n1/V1 | |||||||||||
0 | _ | 1,0029 | 54,00 | 18,05 | _ | 1,000 | |||||||||||
0,2 | 1,236 | 0,986 | 56,86 | 17,75 | 0,971 | 0,983 | |||||||||||
0,4 | 1,276 | 0,97 | 58,70 | 17,46 | 1,002 | 0,967 | |||||||||||
0,6 | 1,315 | 0,9445 | 60,49 | 17,00 | 1,033 | 0,942 | |||||||||||
0,8 | 1,323 | 0,896 | 60,86 | 16,13 | 1,039 | 0,893 | |||||||||||
1 | 1,3357 | _ | 61,44 | 14,00 | 1,049 | _ | |||||||||||
1 | |||||||||||||||||
0,8 | |||||||||||||||||
0,6 | |||||||||||||||||
0,4 | |||||||||||||||||
0,2 | |||||||||||||||||
0 | |||||||||||||||||
ALGORYTM OBLICZEŃ |
SCHEMAT OBLICZEŃ WYKONANYCH NA PRZYKŁADZIE ROZTWORU NR 2 ( TABELA 1 ) |
Roztwór alkoholu używany do pomiarów nie był alkoholem 100%, tylko 99,8%. Fakt ten należy więc |
uwzględnić w obliczeniach. |
MASA WODY |
m1 = 60,73 g |
m2 = 90,65 g |
m3 = 98,51 g |
1.mH2O = m2 _ m1 |
2.mH2O (pochodząca od alkoholu) = (m3 _ m2) * (100 _ 99,8) / 100 |
1. 90,65 g _ 60,73 g = 29,92 g |
2. ((98,51 g _ 90,65 g) * (100 _ 99,8)) / 100 = ( 7,86 g * 0,2 ) / 100 = 0,0157 g |
mH2O = 1.mH20 + 2.mH20 = 29,92 g + 0,0157 g = 29,9357 g |
MASA ALKOHOLU |
mC2H5OH = ((m3 _ m2) * 99,8) / 100 =(( 98,51 g _ 90,65 g) * 99,8) / 100 = 7,8443 g |
SUMA ALKOHOLU I WODY |
mH20 + mC2H5OH = 29,9357 g + 7,8443 g = 37,78 g |
UŁAMEK WAGOWY ALKOHOLU |
x2= mC2H5OH / (mH2O + mC2H5OH) = 7,8443 g / ( 29,9357 g + 7,8443 g ) = 0,2076 g |
GĘSTOŚĆ ROZTWORU |
mrz = 0,49621 g |
m4 = 0,111 g |
V = 0,4251 cm3 |
d =( mrz _ m4) / V = ( 0,49621 g _ 0,111 g ) / 0,4251 cm3 = 0,9062 g/cm3 |
OBJĘTOŚĆ WŁAŚCIWA |
v = 1 / d = 1 / 0,9062 g/cm3 = 1,1036 cm3/g |
OBLICZENIA DOTYCZĄCE TABELI 2 |
PRZELICZANIE WYZNACZONYCH CZĄSTKOWYCH OBJĘTOŚCI WŁAŚCIWYCH NA CZĄSTKOWE |
OBJĘTOŚCI MOLOWE NA PRZYKŁADZIE UŁAMKA WAGOWEGO x2 = 0,2 |
a) objętość cząstkowa molowa wody : |
Vp,1 = n1 * M1 = 1,063 cm3/g * 18 g/mol = 19,13 cm3/mol |
b) objętość cząstkowa molowa alkoholu : |
Vp,2 = n2 * M2 = 1,248cm3/g * 46 g/mol = 57,41 cm3/mol |
WARTOŚĆ UŁAMKA DLA x2 = 0,2 |
n1 / V1 = 1,063 cm3/g / 1,0034 cm3/g = 1,0594 |
n2 / V2 = 1,248 cm3/g / 1,2760 cm3/ g = 0,9781 |