Лабораторная работа №5, страница 40 - гдз по химии 7 класс учебник Оспанова, Аухадиева

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

Изучение процесса кипения воды

Реактивы: вода, поваренная соль.

Химическая посуда и лабораторное оборудование: термостойкая коническая колба, спиртовка/плитка, спички, термометр или Spark, секундомер, миллиметровая бумага.

Техника безопасности. Требуется соблюдение правил работы с нагревательными приборами и кипящей водой.

Ход работы

1. В колбу налейте 50 мл дистиллированной воды и с помощью нагревательного прибора вскипятите ее. Фиксируйте повышение температуры каждую минуту до кипения. На основе полученных данных составьте диаграмму кривой нагревания воды.

2. В колбу налейте 50 мл воды и добавьте одну столовую ложку поваренной соли, перемешайте раствор. С помощью нагревательного прибора вскипятите смесь. Фиксируйте повышение температуры каждую минуту до кипения. На основе полученных данных составьте диаграмму кривой нагревания раствора.

1. При какой температуре кипит чистая вода?

2. Как изменяется температура кипения воды при добавлении в нее поваренной соли?

1. При какой температуре кипит чистая вода?

Кипение — это процесс интенсивного парообразования, который происходит по всему объему жидкости при достижении определенной температуры, называемой температурой кипения. Эта температура напрямую зависит от внешнего давления.

При нормальном атмосферном давлении, которое составляет 101 325 Па (Паскалей) или 1 стандартную атмосферу (760 мм ртутного столба), чистая дистиллированная вода кипит при температуре 100 o C (градусов Цельсия) или 373,15 K (Кельвинов).

Эта зависимость важна: например, высоко в горах, где атмосферное давление ниже, вода закипает при температуре меньше 100 o C. И наоборот, в условиях повышенного давления (например, в скороварке) температура кипения воды превышает 100 o C.

Ответ: При нормальном атмосферном давлении чистая вода кипит при температуре 100 o C.

2. Как изменяется температура кипения воды при добавлении в нее поваренной соли?

При добавлении в воду поваренной соли (химическая формула NaCl) температура кипения полученного раствора становится выше, чем у чистой воды. Это явление называется повышением точки кипения или эбулиоскопическим эффектом.

Это происходит по следующей причине. Кипение начинается тогда, когда давление насыщенного пара жидкости становится равным внешнему давлению. Поваренная соль является нелетучим веществом. При растворении в воде она диссоциирует на ионы Na⁺ и Cl⁻. Эти ионы гидратируются, то есть связываются с молекулами воды. Такие связи затрудняют переход молекул воды в газообразное состояние (пар), что приводит к понижению давления насыщенного пара раствора по сравнению с чистым растворителем при той же температуре.

Чтобы компенсировать это понижение и достичь условия кипения (равенства давления пара и внешнего давления), раствор необходимо нагреть до более высокой температуры.

Величина повышения температуры кипения $ΔT_{кип}$ для разбавленных растворов описывается вторым законом Рауля:

$ΔT_{кип} = E \cdot C_m \cdot i$

где:

$\text{E}$ – эбулиоскопическая константа растворителя (для воды $E \approx 0.52$ o C·кг/моль),

$C_m$ – моляльная концентрация соли (количество моль соли на 1 кг воды),

$\text{i}$ – изотонический коэффициент (коэффициент Вант-Гоффа), который показывает число частиц, образующихся при диссоциации одной формульной единицы вещества (для NaCl в идеальном растворе $i=2$).

Из формулы видно, что чем больше соли растворено в воде (чем выше концентрация $C_m$), тем значительнее будет повышение температуры кипения.

Ответ: Температура кипения воды при добавлении в нее поваренной соли повышается.