Nhiệt độ đông đặc của dung dịch chứa 0,224g acid benzoic trong 20g benzen tinh khiết là 5,232 0C. Cho biết Kđ của benzen là 4,90 và nhiệt độ đông đặc của benzen tinh khiết là 5,478 0C. Hãy xác định dạng tồn tại của acid benzoic trong dung dịch

Để xác định dạng tồn tại của acid benzoic trong dung dịch benzen, ta cần thực hiện các bước sau:

1. Tính nồng độ mol của acid benzoic:
Đầu tiên, chúng ta cần xác định số mol của acid benzoic. Cách tính như sau:

- Khối lượng phân tử của acid benzoic (C6H5COOH) là khoảng 122 g/mol.
- Số mol của acid benzoic được tính bằng công thức:

n = m/M

Với m = 0,224 g và M = 122 g/mol, ta có:

n = 0,224 g / 122 g/mol = 0,001838 mol.

2. Tính số mol của benzen:
Khối lượng benzen là 20 g, khối lượng phân tử của benzen (C6H6) khoảng 78 g/mol. Vì vậy, số mol của benzen sẽ là:

n_benzen = 20 g / 78 g/mol = 0,2564 mol.

3. Tính molal của dung dịch:
Molal (m) của dung dịch được tính theo công thức:

m = số mol solute / khối lượng dung môi (kg).

Khối lượng dung môi (benzen) là 20 g = 0,02 kg. Do đó:

m = 0,001838 mol / 0,02 kg = 0,0919 mol/kg.

4. Xác định độ hạ nhiệt độ đông đặc (ΔTf):
Độ hạ nhiệt độ đông đặc được tính bằng:

ΔTf = T0 - Tf,

với T0 là nhiệt độ đông đặc của benzen tinh khiết (5,478 0C) và Tf là nhiệt độ đông đặc của dung dịch (5,232 0C):

ΔTf = 5,478 - 5,232 = 0,246 0C.

5. Tính số mol thực tế của solute sử dụng Kd:
Độ hạ nhiệt độ đông đặc được tính theo công thức:

ΔTf = Kd * m,

với Kd của benzen là 4,90. Chúng ta có thể trao đổi để tìm m:

0,246 = 4,90 * m.

Giải m ta được:

m = 0,246 / 4,90 = 0,0502 mol/kg.

6. Tính số mol acid benzoic tương đương:
Theo molalirite tính toán được từ ΔTf, chúng ta thấy dung dịch thực tế có nồng độ molal là 0,0502 mol/kg. Khi so với số mol mà chúng ta đã tính được ở bước 1 (0,0919 mol/kg), rõ ràng ở đây có một sự khác biệt.

7. Xác định dạng tồn tại:
Sự khác biệt giữa số mol ức lượng và số mol thực tế cho thấy acid benzoic không tồn tại dưới dạng phân tử độc lập trong dung dịch mà có thể là nó đã ion hóa. Acid benzoic có thể ion hóa thành ion benzoat (C6H5COO-) và ion H+ trong môi trường hòa tan, có nghĩa là phần nào trong số này đã chuyển hóa thành ion và làm giảm độc lập của acid.

Kết luận: Dung dịch acid benzoic trong benzen có thể tồn tại chủ yếu dưới dạng ion, do sự ion hóa xảy ra trong dung dịch.