题目
某固体样品质量为1g左右,估计其相对分子质量在10000以上,可用哪种方法测定相对分子质量较简便:()A. 沸点升高B. 凝固点下降C. 蒸气压下降D. 粘度法
某固体样品质量为1g左右,估计其相对分子质量在10000以上,可用哪种方法测定相对分子质量较简便:()
A. 沸点升高
B. 凝固点下降
C. 蒸气压下降
D. 粘度法
题目解答
答案
D. 粘度法
解析
本题考查不同测定相对分子质量方法的适用范围及特点。解题思路是分析每个选项所涉及的方法在测定相对分子质量时的原理、适用条件以及对于本题中样品的适用性。
- A选项:沸点升高法
- 原理:稀溶液的沸点升高$\Delta T_b = K_bb$,其中$K_b$是沸点升高常数,$b$是溶质的质量摩尔浓度。通过测量溶液沸点升高值$\Delta T_b$,结合$K_b$和溶剂质量等数据,可以计算溶质的相对分子质量$M=\frac{K_bm_2}{\Delta T_bm_1}$($m_2$是溶质质量,$m_1$是溶剂质量)。
- 适用条件:该方法适用于相对分子质量较小的溶质,因为相对分子质量较大时,溶液浓度较低,沸点升高值$\Delta T_b$非常小,测量误差较大。本题中样品相对分子质量在$10000$以上,使用沸点升高法测量误差会很大,所以不简便,A选项不符合要求。
- B选项:凝固点下降法
- 原理:稀溶液的凝固点下降$\Delta T_f = K_fb$,其中$K_f$是凝固点下降常数,$b$是溶质的质量摩尔浓度。通过测量溶液凝固点下降值$\Delta T_f$,结合$K_f$和溶剂质量等数据,可以计算溶质的相对分子质量$M=\frac{K_fm_2}{\Delta T_fm_1}$。
- 适用条件:同样适用于相对分子质量较小的溶质,对于相对分子质量较大的样品,溶液浓度低,凝固点下降值$\Delta T_f$小,测量误差大,不适合本题样品,B选项不符合要求。
- C选项:蒸气压下降法
- 原理:根据拉乌尔定律$p = p^0x_1$($p$是溶液蒸气压,$p^0$是纯溶剂蒸气压,$x_1$是溶剂的摩尔分数),通过测量溶液蒸气压下降值$\Delta p=p^0 - p$来计算溶质相对分子质量。
- 适用条件:该方法对测量精度要求很高,因为相对分子质量大时,溶质浓度低,蒸气压下降值$\Delta p$极小,测量困难且误差大,不适合本题情况,C选项不符合要求。
- D选项:粘度法
- 原理:通过测量溶液的粘度$\eta$和纯溶剂的粘度$\eta_0$,计算相对粘度$\eta_{r}=\frac{\eta}{\eta_0}$、增比粘度$\eta_{sp}=\eta_{r}- 1$和特性粘度$[\eta]$。对于高分子溶液,特性粘度$[\eta]$与相对分子质量$M$之间存在经验关系式$[\eta]=K M^{\alpha}$($K$和$\alpha$是与溶剂、温度和高分子性质有关的常数),通过测量$[\eta]$,利用已知的$K$和$\alpha$值就可以计算出高分子的相对分子质量。
- 适用条件:粘度法是测定高分子相对分子质量的常用方法,操作相对简便,对于相对分子质量在$10000$以上的高分子样品非常适用,D选项符合要求。