AG-0,187 кДж/моль. 2. Этиленгликоль (С2Н4(ОН)2) используется как антифриз для снижения температуры замерзания топлива, присутствует в крови холоднокровных организмов (рыб).…

Давайте разберемся с этой задачей поэтапно.

Задача:
Расчитать температуру замерзания водного раствора, содержащего 150 граммов этиленгликоля (C₂H₄(OH)₂) в 500 г воды.
Данные:

• Масса этиленгликоля \( m_{EG} = 150\,г \)
• Масса воды \( m_{H_2O} = 500\,г \)
• Константа седиментации для воды \( K_f = 1,86\,К \cdot кг/моль \)
• Энергия приведения (количество тепла для замерзания 1 моль воды) — не требуется напрямую для расчета по формуле, потому что задача о понижении температуры замерзания.

Шаг 1. Найти количество вещества этиленгликоля (\( n_{EG} \)) и воды (\( n_{H_2O} \)):

Молярная масса этиленгликоля (\( M_{C_2H_4(OH)_2} \)):

• C: 12,01 × 2 = 24,02
• H: 1,008 × 4 = 4,032
• O: 16,00 × 2 = 32,00

Общая молярная масса:
\[ M_{EG} = 24,02 + 4,032 + 32,00 = 60,05\,г/моль \]

Молярная масса воды:
\[ M_{H_2O} = 18,016\,г/моль \]

Количество вещества этиленгликоля:
\[ n_{EG} = \frac{m_{EG}}{M_{EG}} = \frac{150\,г}{60,05\,г/моль} \approx 2,5\,\text{моль} \]

Количество вещества воды:
\[ n_{H_2O} = \frac{m_{H_2O}}{M_{H_2O}} = \frac{500\,г}{18,016\,г/моль} \approx 27,78\,\text{моль} \]

Шаг 2. Определить молярный коэффициент — массовую долю этиленгликоля:

Массовая доля этиленгликоля в растворе: \[ w_{EG} = \frac{m_{EG}}{m_{общего}} = \frac{150\,г}{150\,г + 500\,г} = \frac{150}{650} \approx 0,231 \]

Шаг 3. Рассчитать понижение температуры замерзания (\( \Delta T_f \)):

Формула для понижения температуры замерзания раствора:

\[ \Delta T_f = i \times K_f \times m \]

Где:

• \( i \) — число ионизирующих частиц, для этиленгликоля — оно не dissociates, значит \( i = 1 \).
• \( m \) — моляльность растворителя относительно растворенного вещества, но в данном случае у нас массовая доля и масса воды.

Объем растворителя — вода, но для удобства используем моляльность через моль этиленгликоля.

Молярная масса растворителя — воды, но в задаче как проще — использовать моляльность:

Моляльность этиленгликоля (\( molality, m \)): \[ m_{mola} = \frac{n_{EG}}{m_{H_2O\, в\, кг}} = \frac{2,5\,моль}{0,5\,кг} = 5\,моль/кг \]

Теперь по формуле:

\[ \Delta T_f = i \times K_f \times m \] \[ \Delta T_f = 1 \times 1,86\,К \times 5 = 9,3\,К \]

Ответ:

Температуру замерзания воды с этиленгликолем уменьшается на примерно 9,3°C по сравнению с чистой водой, которая замерзает при 0°C.

То есть,
\[ T_{замерзания} = 0\,^\circ C - 9,3\,^\circ C = -9,3\,^\circ C \]

Итог:

Температура замерзания раствора, содержащего 150 г этиленгликоля в 500 г воды:
примерно \(-9,3\) °C.