Методичка+д\з по химии. Учебнометодическое пособие для практических занятий и самостоятельной работы студентов инженернотехнических направлений подготовки бакалавров всех форм обучения

• Название: Учебнометодическое пособие для практических занятий и самостоятельной работы студентов инженернотехнических направлений подготовки бакалавров всех форм обучения
• Анкор: Методичка+д\з по химии.doc
• Дата: 05.11.2017
• Размер: 3.51 Mb.
• Имя файла: Методичка+д\з по химии.doc
• Тип: Учебно-методическое пособие; #10123
• страница: 21 из 41

1. Вопросы, которые необходимо изучить и уметь дать на них ответ:

1.1. Какие вещества называют электролитами, а какие – неэлектролитами; как соответственно называются их растворы и почему.

1.2. Какие растворы называют идеальными (каковы признаки идеальных раcтворов).

1.3. Почему растворы электролитов по физико-химическим свой-cтвам существенно отличаются от идеальных растворов.

1.4. Почему физико-химические характеристики идеальных растворов могут быть приближенно использованы только для разбавленных растворов неэлектролитов и требуют корректировки для растворов электролитов.

1.5. Какое физико-химическое явление называют диффузией, и почему она проходит самопроизвольно.

1.6. Что представляет собой прямой осмос, в чем его отличие от обычной диффузии; при каких условиях происходит прямой осмос и почему он проходит самопроизвольно.

1.7. Что представляет собой осмотическое давление и как его можно определить экспериментальным путем.

1.8. Что представляет собой обратный осмос и при каких условиях он происходит.

1.9. От каких факторов осмотическое давление зависит, а от каких – не зависит и почему.

1.10. Каково математическое выражение осмотического давления в общем виде, и какой закон оно отражает.

1.11. Каковы распространенность и значение явлений осмоса.

1.12. Какой пар называют насыщенным, от каких факторов зависит его давление (упругость).

1.13. Что представляет собой 1-й закон Рауля, каковы его формулировка и математическое выражение в общем виде для растворов неэлектролитов.

1.14. Чем объясняется понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором неэлектролита по сравнению с давлением над чистым растворителем (уметь объяснить это с позиций равновесия в системе "жидкость – пар").

1.15. Как выразить абсолютное и относительное понижение давления насыщенного пара растворителя.

1.16. Каким образом понижение давления пара над раствором влияет на температуры замерзания и кипения растворов в сравнении с чистым растворителем и почему.

1.17. Что представляет собой 2-й закон Рауля, каковы его формулировка и математические выражения для Т кипения и Т замерзания растворов.

1.18. Что представляют собой эбулиоскопическая и криоскопическая постоянные, каков их физический смысл и от какого фактора они зависят, а от какого – не зависят и почему.

1.19. Как будут отличаться значения Р_осм, P_осм, Т_кип, Т_зам, рассчитанные для идеальных растворов, от их значений для реальных растворов электролитов (будут больше или меньше) и почему.

1.20. Какой поправочный коэффициент используется в случаях применения величин по п. 1.19 для растворов электролитов.

2. Письменное задание для контроля усвоения темы:

2.1. Для данных в таблице 3.26 условий по Вашему варианту выполните задания 1 и 2, приведя все необходимые математические выражения и расчеты.

2.2. Укажите физическую сущность всех определяемых величин и их выражения по законам Вант-Гоффа и Рауля с расшифровкой входящих в них величин.

2.3. Укажите, как изменятся величины в заданиях 1 и 2 для растворов электролитов (уменьшатся или возрастут) и почему.

Условные обозначения: Р_осм – осмотическое давление раствора; Р₀ – давление насыщенного пара чистого растворителя; P_отн – относительное понижение давления насыщенного пара над раствором неэлектролита (по сравнению с чистым растворителем); P_абс – абсолютное понижение давления насыщенного пара над раствором неэлектролита (по сравнению с чистым растворителем); Т_зам – понижение температуры замерзания раствора неэлектролита (по сравнению с чистым растворителем); Т_кип – повышение температуры кипения раствора неэлектролита (по сравнению с чистым растворителем); С_m – моляльная концентрация раствора неэлектролита; К – криоскопическая постоянная; Е – эбуллиоскопическая постоянная.

Таблица 3.26

Ва-риант	Исходные данные	Найти по исходным данным
		Задание 1	Задание 2
1	1 г глюкозы С6Н12О6 в 50 г воды (=1,03 г/см3); 20 0С; Кводы = 1,86 0	Росм	Тзам
2	2 г бензойной кислоты С6Н5СООН в 100 г бензола (=0,91 г/см3)	Росм при повышении температуры на 30 K	Pотн
3	0,5 г мочевины (NH2)2CO в 100 г воды ( = 1,01 г/см3); 10 0С; Р0 = 101 КПа; Еводы = 0,52 0	Pабс	Ткип

Продолжение таблицы 3.26

Ва-риант	Исходные данные	Найти по исходным данным
		Задание 1	Задание 2
4	1 г камфоры С10Н16О в 60 г этанола ( = 0,78 г/см3); 35 0С	Росм	Pотн
5	0,5 г глицерина С3Н5(ОН)3 в 70 г хлороформа ( = 1,50 г/см3); 20 0С; Ехлороф. = 3,63 0	Росм при понижении температуры на 50 K	Ткип
6	2 г октановой кислоты С7Н15СООН в 80 г гептана С7Н16 ( = 1,50 г/см3); 35 0С; Р0 = 103 КПа	Росм	Pабс
7	0,2 г глюкозы С6Н12О6 в 20 г воды (=1,02 г/см3); 25 0С; Еводы = 0,52 0	Ткип	Pотн
8	1 г бензойной кислоты С6Н5СООН в 50 г бензола (=0,90 г/см3); 20 0С; Кбензола = 5,12 0	Росм	Тзам
9	3 г мочевины (NH2)2CO в 100 г воды (=1,07 г/см3)	Росм при повышении температуры на 25 K	Pотн
10	2,2 г камфоры С10Н16О в 50 г этанола ( = 0,80 г/см3); Р0 = 105 КПа; Еэтанола = 1,22 0	Pабс	Ткип
11	1 г глицерина С3Н5(ОН)3 в 100 г хлороформа (=1,49 г/см3); 40 0С	Росм	Pотн
12	0,3 г мочевины (NH2)2CO в 30 г воды (=1,03 г/см3); Еводы = 0,52 0	Росм при понижении температуры на 15 K	Ткип
13	1 г глюкозы С6Н12О6 в 75 г воды (=1,03 г/см3); 35 0С; Р0 = 103 КПа	Росм	Pабс
14	0,7 г бензойной кислоты С6Н5СООН в 100 г бензола (=0,79 г/см3); 25 0С; Ебензола = 2,53 0	Росм	Ткип
15	1 г мочевины (NH2)2CO в 50 г воды (=0,80 г/см3); Кводы = 1,86 0	Тзам	Pотн
16	0,5 г камфоры С10Н16О в 30 г этанола ( = 0,97 г/см3)	Росм при повышении температуры на 60 K	Pотн
17	3 г глицерина С3Н5(ОН)3 в 100 г хлороформа (=1,56 г/см3); Р0 = 112 КПа; Ехлороф. = 3,63 0	Pабс	Ткип
18	1 г уксусной кислоты СН3СООН в 50 г этанола (=0,96 г/см3); 70 0С	Росм	Pотн
19	5 г глюкозы С6Н12О6 в 100 г воды (=1,12 г/см3); 30 0С; Еводы = 0,52 0	Росм при понижении температуры на 20 K	Ткип
20	1 г бензойной кислоты С6Н5СООН в 60 г бензола (=0,92 г/см3); 35 0С; Р0 = 115 КПа	Росм	Pабс
21	0,1 г мочевины (NH2)2CO в 10 г воды (=1,01 г/см3); 25 0С; Еводы = 0,52 0	Ткип	Росм
22	1 г камфоры С10Н16О в 50 г этанола (=0,80 г/см3); Кэтанола = 1,99 0	Тзам	Pотн
23	1 г глицерина С3Н5(ОН)3 в 100 г хлороформа (=1,50 г/см3)	Росм при повышении температуры на 30 K	Pотн

Продолжение таблицы 3.26

24	0,5 г уксусной кислоты СН3СООН в 100 г бензола ( = 0,87 г/см3); 40 0С; Ебензола=2,53 0	Росм	Ткип
25	1 г глюкозы С6Н12О6 в 40 г воды (=1,02 г/см3); 80 0С	Pотн	Росм
26	2,5 г бензойной кислоты С6Н5СООН в 100 г бензола (=0,89 г/см3); 0 0С; Ебензола = 2,53 0	Росм при понижении температуры на 20 K	Ткип
27	1 г мочевины (NH2)2CO в 100 г воды (=1,01 г/см3); 35 0С; Р0 = 103 КПа	Pабс	Росм
28	0,5 г камфоры С10Н16О в 40 г этанола ( = 0,81 г/см3); 25 0С; Еэтанола = 1,22 0	Росм	Ткип
29	1 г глицерина С3Н5(ОН)3 в 50 г хлороформа (=1,51 г/см3); Кхлороформа = 9,68 0	Pотн	Тзам
30	1,5 г уксусной кислоты СН3СООН в 100 г хлороформа (=1,52 г/см3)	Росм при повышении температуры на 40 K	Pотн
31	5 г глюкозы С6Н12О6 в 200 г воды ( = 1,03 г/см3); 10 0С; Еводы = 0,52 0	Росм	Ткип
32	0,1 г мочевины (NH2)2CO в 10 г воды (=1,01 г/см3); 60 0С	Росм	Pотн
33	1 г бензойной кислоты С6Н5СООН в 40 г бензола (=0,89 г/см3); 25 0С; Ебензола = 2,53 0	Росм при понижении температуры на 10 K	Ткип
34	1 г камфоры С10Н16О в 100 г этанола ( = 0,78 г/см3); 35 0С; Р0 = 114 КПа	Pабс	Росм
35	2 г глицерина С3Н5(ОН)3 в 100 г хлороформа (=1,33 г/см3); 25 0С; Ехлороф. = 3,63 0	Ткип	Росм

Комплексное тестовое задание 5 по теме "Физико-химические свойства растворов"

Правильные ответы по п. А приведены в конце пособия в таблице 4.2.

А. Выберите правильный ответ (1, 2 или 3) из таблицы 3.27 по Вашему варианту, отражающий причину указанного изменения данной характеристики.

Б. Объясните, почему выбранный Вами ответ является правильным. Напишите математическое выражение для расчета соответствующей физико-химической характеристики раствора и расшифруйте все входящие в нее величины. Используйте это выражение для объяснения произошедшего изменения.

Условные обозначения: Р_осм – осмотическое давление раствора; P_отн – относительное понижение давления насыщенного пара над раствором неэлектролита (по сравнению с чистым растворителем); P_абс – абсолютное понижение давления насыщенного пара над раствором неэлектролита (по сравнению с чистым растворителем); Т_зам – понижение температуры замерзания раствора неэлектролита (по сравнению с чистым растворителем); Т_кип – повышение температуры кипения раствора неэлектролита (по сравнению с чистым растворителем); С_m – моляльная концентрация раствора неэлектролита; К – криоскопическая постоянная; Е – эбуллиоскопическая постоянная.
Таблица 3.27 – Тестовое задание 15 (Т-15)

Ва-ри-ант	Изменение характеристики раствора	Причина данного изменения характеристики раствора
		1	2	3
1	↑ Росм	увеличили концентрацию растворенного вещества	охладили раствор	увеличили концентрацию растворителя
2	↓ Pотн	увеличили концентрацию растворенного вещества	увеличили концентрацию растворителя	повысили температуру
3	↑ Тзам	заменили исходный растворенный неэлектролит на другой (Сm=const)	увеличили концентрацию растворителя	увеличили концентрацию растворенного вещества
4	К изменилась	увеличили концентра-цию растворенного вещества	заменили исходный растворитель на другой	заменили исходный растворенный неэлектролит на другой
5	Pабс не изменилось	уменьшили температуру раствора	заменили растворенный неэлектролит на электролит	увеличили концентрацию растворенного вещества
6	Ткип изменилась	заменили исходный растворитель на другой (Сm=const)	заменили исходный растворенный неэлектролит на другой (Сm=const)	добавили раство-ритель и растворенное вещество в таких количествах, чтобы Сm=const
7	↓ Росм	часть растворителя заменили на другой растворитель (СМ=const)	повысили температуру раствора	понизили температуру раствора
8	↑ Pотн	увеличили концентра-цию растворенного вещества	уменьшили концентрацию растворенного вещества	заменили исходный растворитель таким же количеством молей другого
9	Росм не изменилось	увеличили концентрацию раство-ренного вещества	добавили раство-ритель и растворенное вещество в таких количествах, чтобы СМ=const	увеличили концентрацию раство-рителя
10	↓ Тзам	увеличили концентра-цию растворенного вещества	увеличили концентрацию раство-рителя	заменили исходный растворенный неэлектролит на другой (Сm=const)

Продолжение таблицы 3.27 – Тестовое задание 15 (Т-15)

Ва-ри-ант	Что изменилось в растворе	Что явилось причиной данного изменения
		1	2	3
11	Е изменилась	заменили исходный растворитель на другой (Сm=const)	заменили раство-ренный неэлектролит на электролит	заменили исходный растворенный неэлектролит на другой (Сm=const)
12	↑ Ткип	увеличили концентрацию растворенного вещества	уменьшили концентрацию растворенного вещества	увеличили концентрацию раство-рителя
13	Pабс изменилось	заменили исходный неэлектролит таким же количеством молей другого	добавили столько растворителя и неэлектролита, чтобы мольная доля последнего увеличилась	заменили исходный растворитель таким же количеством молей другого
14	К не изменилась	удалили часть раст-ворителя	заменили исходный неэлектролит на другой (Сm=const)	заменили исходный растворитель на другой (Сm=const)
15	Pотн не изменилось	нагрели раствор	заменили исходный растворитель таким же количеством молей другого	растворили дополнительное количество неэлектролита
16	↑ Росм	нагрели раствор	заменили исходное растворенное вещество другим (СМ = const)	заменили исходный растворитель другим (СМ=const)
17	↓ Тзам	удалили часть растворителя	растворили дополнительное количество неэлектролита	добавили раство-ритель
18	Е не изменилась	заменили исходный неэлектролит на другой (Сm=const)	удалили часть растворенного неэлектролита	заменили растворенный неэлектролит на электролит
19	Ткип не изменилась	увеличили концентра-цию неэлектролита	заменили исходный растворитель на другой (Сm=const)	заменили исходный неэлектролит на другой (Сm=const)
20	↓ Росм	часть исходного неэлектролита заменили на другой неэлектролит (СМ=const)	часть растворителя испарилась	понизили концентрацию растворенного вещества
21	↓ К	заменили исходный неэлектролит на другой (Сm=const)	заменили исходный растворитель на другой (Сm=const)	добавили растворитель
22	↑ Pотн	растворили дополнительное количество неэлектролита	добавили раство-ритель	охладили раствор

Продолжение таблицы 3.27 – Тестовое задание 15 (Т-15)

Ва-ри-ант	Что изменилось в растворе	Что явилось причиной данного изменения
		1	2	3
23	↑ Тзам	заменили исходный неэлектролит на другой (Сm=const)	разбавили раствор исходным растворителем	добавили исходный неэлектролит
24	Росм не изменилось	увеличили концентра-цию растворенного вещества	растворитель заменили другим растворителем (СМ=const)	уменьшили температуру раствора
25	↓ Ткип	увеличили концентрацию растворителя	увеличили концентрацию растворенного вещества	заменили исходный растворенный неэлектролит на другой (Сm=const)
26	↑ Pабс	увеличили концентрацию растворителя	охладили раствор	растворили дополнительное количество другого неэлектролита
27	↑ Росм	увеличили концентрацию растворителя	уменьшили концентрацию растворителя	добавили растворитель и растворенное вещество в таких количествах, чтобы СМ = const
28	↓ Тзам	увеличили концентра-цию растворенного вещества	заменили исходный растворенный неэлектролит на электролит (Сm=const)	уменьшили концентрацию растворителя
29	↑ Pотн	заменили исходный растворитель таким же количеством молей другого	увеличили концентрацию растворителя	повысили температуру раствора
30	↓ Росм	охладили раствор	увеличили концентрацию растворенного вещества	растворили дополнительное количество другого неэлектролита
31	↑ Ткип	заменили исходный растворенный неэлектролит на электролит (Сm=const)	увеличили концентрацию растворителя	растворили дополнительное количество другого неэлектролита
32	↓ Pабс	уменьшили концен-трацию растворенного вещества	заменили растворитель таким же количеством молей другого	повысили температуру
33	Тзам не изменилась	заменили исходный растворитель на другой (Сm=const)	заменили исходный растворенный неэлектролит на другой (Сm=const)	заменили растворенный неэлектролит на электролит (Сm=const)

Продолжение таблицы 3.27 – Тестовое задание 15 (Т-15)

34	↓ Е	заменили исходный растворенный неэлектролит на другой (Сm=const)	заменили исходный растворитель на другой (Сm=const)	уменьшили концентрацию растворенного вещества
35	↑ Росм	добавили растворитель и растворенное вещество в таких количествах, чтобы СМ = const	повысили температуру раствора	заменили растворенный неэлектролит на электролит (СМ=const)

Задание 9. Гетерогенные химические системы и поверхностные явления в них (по разделам стандартов: химические системы; дисперсные системы, химическое и фазовое равновесие)

Рекомендуемая литература: [1], гл. 10, § 10.1-10.5; 10.8; 10.9; [2], гл. 6, § 6.3,; гл. 8, § 8.7; [4], гл. 9, § 1-6; лекции.