WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Уральский государственный экономический университет

ФИЗИЧЕСКАЯ И КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ

Варианты контрольных работ

для студентов заочного отделения специальности

«Товароведение и экспертиза продовольственных продуктов»

УТВЕРЖДАЮ

Первый проректор университета А.Т. Тертышный Екатеринбург 2004 Составитель Татауров В.П.

2

СОДЕРЖАНИЕ

Общие указания

Порядок изучения курса

Методические указания

Выбор варианта задач для решения

Библиографический список

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Тема 1. Первое начало термодинамики

Тема 2. Второе начало термодинамики

Тема 3. Термодинамические потенциалы

Тема 4. Кинетика химических реакций

Тема 5. Растворы неэлектролитов

Тема 6. Растворы электролитов

Тема 7. Электродные потенциалы и гальванические цепи.................. КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ

Тема 8. Коллоидные системы

Тема 9. Микрогетерогенные системы.

Приложение

Общие указания Курс физической химии является теоретической базой всех химических дисциплин. Курсы физической и коллоидной химии тесно связаны с химической технологией и играют большую роль в развитии различных отраслей промышленности: пищевой, текстильной, керамической и др.

В подготовке специалистов изучение физической и коллоидной химии имеет большое значение. Достаточно указать на то, что производство многих видов промышленных и продовольственных товаров основано главным образом на применении физико-химических методов и коллоидно-химических процессов.

Сейчас невозможно назвать какую-либо отрасль промышленности, где бы ни использовались коллоидные системы или коллоидно-химические процессы. Почти все пищевые продукты: мука, хлеб, масло, жир, желе, бульон, соусы и пр. – являются дисперсными системами. Парфюмерная промышленность готовит кремы, пасты, пудру, эмульсии, мыло, используя законы коллоидной химии. Коллоидно-химическими являются процессы измельчения материалов (цемента, красок и др.), цементации, склеивания, дубления кож, крашения тканей.

Весь курс изучается на основе методов молекулярно-кинетической теории и термодинамики. Атомно-молекулярная теория дает возможность разъяснить сущность происходящих физико-химических процессов. Термодинамика устанавливает закономерности энергетического состоянии тел и химического равновесия в системах, позволяет производить точные расчеты.

В методических указаниях по каждой теме обращается внимание на важнейшие разделы изучаемой главы курса и приводятся вопросы для самопроверки, а также для решения типовых задач для самостоятельного выполнения контрольных работ. На все приведенные вопросы нужно дать полные, исчерпывающие ответы.

Порядок изучения курса При самостоятельном изучении курса физической и коллоидной химии рекомендуется руководствоваться следующими указаниями.

1. Прежде чем приступить к изучению материала, необходимо составить календарный план своих занятий в соответствии с учебным графиком, предусмотрев сроки изучения теории по темам программы и учебным пособиям, подготовку контрольной работы и участие в лабораторноэкзаменационной сессии.

2. При рассмотрении формул следует сделать выводы из них, исследовать их преобразования, проанализировать и выяснить, какие величины они увязывают и как применяются на практике.

3. Изучая рекомендуемый материал, необходимо выписывать в рабочую тетрадь формулировки законов и понятий, тщательно составленные химические равенства и выводы математических формул.

4. При решении задач нужно не только подставлять числовые данные в соответствующую формулу, но и производить расчеты для того, чтобы видеть результаты применения теоретических положений к опытным данным. Необходимо помнить, что решение задач является лучшим средством проверки правильности усвоения теоретических положений курса.

5. При работе с учебниками используйте имеющиеся в них таблицы, диаграммы и схемы.

6. Если при изучении материала возникнут затруднения, постарайтесь разрешить их самостоятельно или обратитесь письменно за консультацией на кафедру химии УрГЭУ.

7. Учебным планом предусмотрена контрольная работа по разделам курса.

8. После окончания предварительной теоретической подготовки и представления контрольной работы необходимо выполнить на сессии практикум по физической и коллоидной химии и затем сдать экзамен по всему курсу.

Химическая термодинамика изучает вопросы, связанные с приложением выводов общей термодинамики к химическим процессам, устанавливает возможность совершения работы в ходе реакции, закономерности превращения энергии из одной формы в другую, а также возможность и направление самопроизвольного протекания химической реакции. Все эти вопросы рассматриваются с позиции двух основных законов (начал) термодинамики.

Первое начало термодинамики, утверждающее эквивалентность любых видов энергии, является, по существу, законом сохранения энергии.

Изучая приложение первого начала термодинамики к химическим процессам, следует особое внимании обратить на смысл и значение закона Гесса как одной из формулировок закона сохранения энергии. На законе Гесса и следствии из него основан расчет тепловых эффектов реакций. Необходимо уметь пользоваться таблицами теплот образования и теплот сгорания соединений при вычислении тепловых эффектов реакций. При термохимических расчетах имеет значение зависимость теплового эффекта от температуры. Следует знать определение температурного коэффициента теплового эффекта и уметь формулировать закон Кирхгофа.



При изучении второго начала термодинамики необходимо выяснить физический смысл этого фундаментального закона природы, показывающего направление процессов от состояния менее вероятного к состоянию термодинамически более вероятному. Второе начало термодинамики имеет ярко выраженный статистический характер. Особое внимание обратите на понимание смысла понятий термодинамическая функция (функция состояния), термодинамический потенциал. Необходимо разобраться в теоретическом и практическом значении таких термодинамических функций и потенциалов, как внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, изобарно- изотермический и изохорно-изобарический потенциалы.

Уясните термодинамический и физический смысл химического равновесия, возможность характеристики химического равновесия путем оценки изменения энтропии, максимальной работы и свободной энергии.

Обратите внимание на запись констант равновесия КР и КС для гетерогенных реакций.

Термодинамический расчет констант равновесия делают с использованием различных приближений. Обратите внимание, когда и какие приближения целесообразно использовать.

Запомните определения: «фаза», «компонент», «степень свободы».

Изучите метод описания фазовых равновесий и его графическое отображение – диаграмму состояния. Выясните, как записывается правило фаз Гиббса при изменении n, 2, 1, 0 внешних параметров, определяющих состояние системы.

Химическая кинетика – учение о скорости химической реакции и факторах, влияющих на нее, учение о механизме протекания химических реакций. При изучении этого раздела физической химии необходимо ознакомиться с определением скорости химической реакции, понятием константы скорости, ее физическим смыслом. Обратите внимание на различие понятий «молекулярность» и «порядок реакции». Разберите вывод кинетических уравнений реакций первого и второго порядка. При рассмотрении зависимости скорости химической реакции от температуры обратите внимание на понятие об активных молекулах. Разберите вывод уравнения Аррениуса. Обратите внимание на недостатки теории Аррениуса и на то, как они преодолеваются в теории переходного состояния.

Особое внимание обратите на катализ, значение катализа в промышленности и пищевой технологии, особенности действия катализаторов, влияние того обстоятельства, что присутствие катализатора не влияет на выход вещества в ходе реакции. Рассмотрите теории гетерогенного катализа.

Тема «Растворы неэлектролитов» имеет особое практическое значение, так как без приготовления и использования растворов производство продовольственных товаров, как и вся пищевая технология, немыслимы.

Растворы следует рассматривать как однофазное многокомпонентные (двухкомпонентные) системы. Важно обратить внимание на существование двух теорий: гидратной теории Д.И. Менделеева и физической теории растворов, разработанной Вант-Гоффом, Раулем и др. Знакомясь с законами Вант-Гоффа и Рауля, следует понять, как с их помощью можно определять экспериментально молекулярную массу растворенных веществ (осмометрия, криоскопия, эбуллиоскопия). Эти законы справедливы лишь для разбавленных растворов неэлектролитов. В случаях концентрированных растворов, как правило, наблюдается положительные и отрицательные отклонения от закона Рауля. Необходимо разобраться в причинах таких отклонений.

Обратите внимание на смысл законов Д.П. Коновалова, имеющих важнейшее значение в понимании процессов перегонки и ректификации.

При изучении свойств растворов электролитов следует вспомнить основные положения теории электролитической диссоциации Аррениуса, понять значение изотонического коэффициента, рассмотреть основные представления теории сильных электролитов по Дебаю и Гюккелю. Уяснить отличия сильных и слабых электролитов.

При изучении электропроводности растворов следует остановиться на удельной и эквивалентной электропроводности. Запомните, что единицей измерения удельной электропроводности в системе СИ является Ом 1 м 1, а эквивалентной – Ом 1 м 2 /кг – экв, и для перехода от удельной электропроводности к эквивалентной надо разделить удельную электропроводность на концентрацию раствора в кг – экв/м3. Необходимо указать зависимость этих величин от характера разбавления растворов, связать величины эквивалентной электропроводности и подвижности ионов (формула Кольрауша), установить зависимость между эквивалентной электропроводностью и степенью электролитической диссоциации (формула Аррениуса).

При изучении раздела об электродвижущих силах обратите внимание на природу возникновения электродного потенциала, влияние различных факторов на его величину, значение ряда активности металлов. Следует разобрать формулу Нернста для вычисления электродного потенциала, вывести формулу для вычисления ЭДС гальванического элемента.

Прежде всего необходимо усвоить особенности коллоидного состояния вещества, их три: гетерогенность (многофазность), дисперсность («раздробленность» одной фазы) и термодинамическая неустойчивость, неравновесность как следствие избытка свободной поверхностной энергии.

Для того чтобы предать дисперсным (коллоидам) системам устойчивость, в них обязательно вводят стабилизатор.

Далее надо изучить классификации дисперсных систем: первую – по размерам частиц дисперсной фазы и дисперсной среды; вторую – по молекулярно-кинетическим свойствам.

При изучении указанного выше материала необходимо ознакомиться с явлениями диффузии, осмоса, броуновского движения, а также с законами Фика и формулой Энштейна, связывающей коэффициент диффузии с размером частиц.

Далее при изучении этой темы надо обратить внимание на введенное Песковым понятие «агрегативной и седиментационной устойчивости дисперсных систем».

Следует разобраться в видах сорбционных процессов, их связи с поверхностным натяжением. При изучении адсорбции на жидких и твердых поверхностях необходимо понять уравнение Гиббса, изотермы адсорбции Ленгмюра и Фрейндлиха и уметь их анализировать. Обратите внимание на вопросы практического использования и значения адсорбции.

Рассмотрите строение коллоидной частицы, обратив внимание на применение правила Пескова-Фаянса. Разберитесь в строении двойного электрического слоя, значении и факторах электрического потенциала, величина которого определяет основные электрические свойства: электрокинетические явления, агрегативную устойчивость, характер коагуляции золей электролитами. Уделите внимание разбору современной теории устойчивости и коагуляции Дерягина–Ландау, анализу влияния внешних факторов, а также природы и характера электролитов на устойчивость золей и кинетику коагуляции. Необходимо понять механизм защитного действия ВМС, знать примеры защиты и разрушения золей в пищевой промышленности.

Этот раздел очень важен, так как вопросы, изучаемые в нем, имеют практическое значение для потребительских свойств продовольственных товаров. Большинство свойств полимеров связаны с их структурой, молекулярной массой и способами их получений. Поэтому изучать этот раздел необходимо параллельно с одновременным повторением соответствующих разделов курса органической химии. Обратите особое внимание на вопросы, связанные с набуханием ВМС, факторами и кинетикой набухания.

Практика приготовления пищи всегда связана с набуханием первичного сырья: мяса, овощей, мучных продуктов, желатина и т.д.

При изучении свойств гелей и студней обратите внимание на то, что гели образуются из коллоидных и дисперсных систем, а студни – из растворов полимеров. Ознакомьтесь с факторами, влияющими на образование гелей и студней. Важно разобраться в таких явлениях, как синерезис и тиксотропия, диффузия и периодические реакции в студнях.

1. Написать на первой странице тетради полностью свою фамилию, имя и отчество, например, Попова Ирина Васильевна.

2. Выписать в ряд по три первые буквы фамилии, имени и четыре отчества и пронумеровать их. Цифра соответствует номеру задачи. Всего десять задач.

3. Для выбора варианта задачи надо букву, стоящую над номером задачи, найти в табл. 2. Номер строки, в которой находится данная буква, соответствует номеру варианта. Номера варианта выписываются под номерами задач.

Для нашего варианта получим следующую таблицу:

Начальные

П О П И Р И В А С И

буквы ФИО Составленную табл.1 следует записать на первой странице под фамилией, именем и отчеством:

1.15; 2.14; 3.15; 4.4; 5.11; 6.4; 7.18; 8.16; 9.7; 10.24.

4. Перед решением каждой задачи нужно записать ее номер, номер варианта, полностью условие задачи и привести подробный ход решения задачи с объяснением.

Гельфман М.И., Ковалевич И.В., Юстратов В.П. Коллоидная химия.

СПб.: Изд-во «Лань», 2003.

Зимон А.Д., Лещенко Н.Ф. Коллоидная химия. М.: Агар, 2001.

Мушкамбаров Н.Н. Физическая и коллоидная химия. М.: ГОЭТАР-МЕД, 2001.

Голиков Г.А. Руководство по физической химии. М.: Высш. шк.,1988.

Хмельницкий Р.А. Физическая и коллоидная химия. М.: Высш. шк., 1988.

Киреев В.А. Краткий курс физической химии. М.: Химия, 1982 или другой год издания.

Писаренко А.П., Поспелова К.А., Яковлев. Курс коллоидной химии.

М.: Высш. шк., 1982 или другой год издания.

Стромбер А.Г., Картушинская А.И. Сборник задач по химической термодинамике. М.: Высш. шк., 1985.

Атанасянц А.Г. и др. Сборник вопросов и задач по физической химии для самоконтроля. М.: Высш. шк., 1979.

Гамбеева О.С. Сборник задач и упражнений по физической и коллоидной химии. М.: Высш. шк., 1966.

Возможно использование другой учебной литературы, предназначенной для нехимических специальностей вузов.

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Основные вопросы по теме 1. Формулировка и сущность первого начала термодинамики.

2. Применение первого начала к различным процессам.

3. Расчет количества теплоты.

4. Понятие о теплоемкости.

5. Истинная и средняя теплоемкость.

6. Теплоемкость при постоянном давлении и постоянном объеме.

7. Закон Гесса как следствие первого начала термодинамики.

8. Применение закона Гесса для расчета тепловых эффектов химических реакций.

9. Теплота образования. Теплота сгорания. Энтальпия.

Вопросы для самоконтроля 1. Сформируйте первое начало термодинамики.

2. Запишите первое начало термодинамики.

3. Что такое «внутренняя энергия»?

4. Что такое «теплота»?

5. Что такое «работа»?

6. Что характеризует изменение состояния системы?

7. Что характеризует путь перехода системы из одного состояния в 8. Что такое «теплоемкость» и какая она бывает?

9. Сформулируете следствие из первого начала термодинамики (закон Гесса).

10. Где применяется закон Гесса?

11. Что такое «энтальпия»?

Работа расширения А идеального газа описывается уравнением где p – давление;

V1 – начальный объем;

V2 – конечный объем.

Уравнение состояния идеального газа – уравнение Менделеева-Клапейрона:

где m – масса газа;

M – масса одного моля газа;

R = 8,31 Дж/моль·град или 8,31 кДж/кмоль·град – универсальная газовая постоянная;

T – температура в градусах Кельвина (К=273+С0);

p – давление;

V – объем.

В зависимости от условий уравнение (1.1) принимает различный вид:

1. P=const, изобарное расширение:

2. T=const, изотермическое расширение:

При Т=const p1V1= RT = p2V2 (закон Бойля-Мариотта), т.е.

Количество теплоты Q, необходимое для нагрева тела, зависит от условий:

где Сv – изохорная теплоемкость (количество теплоты, которое надо затратить для нагревания одного моля вещества на один градус при постоянном объеме).

где Cp – изобарная теплоемкость (количество теплоты, которое необходимо затратить на нагревание одного моля вещества на один градус при постоянном давлении).

Для одноатомного газа Для молекул, состоящих из двух атомов Cv = R ;

для трех атомных молекул: C v = 3R.

Если при нагревании (или охлаждении) происходит фазовый переход (замерзание, плавление, испарение, конденсация), то это необходимо учитывать.

где – теплота фазового перехода;

QФ.П. – теплота фазового перехода.

Первое начало термодинамики выражается уравнением где U – изменение внутренней энергии.

Для растворов концентрация С:

где V – объем.

Энтальпия по определению Найти работу расширения 10 г азота от объема 6 м3 до 40 м3 при постоянной температуре, равной 250С.

Используем соотношение (1.4), так как T – const и изменяется объем:

Обязательно все данные задачи должны быть в одной системе единиц (как правило, используйте СИ). Для перевода используем таблицу из приложения (см. с. 63).

mN 2 = 1·10-2кг, М = 2,8 · 10-2 кг/кмоль, Т = 273 + 25 = 298К, где М – масса одного моля.

Моль – количество вещества, выраженное в граммах и численно равное атомной или молекулярной массе.

Для азота (N2) атомная масса А = 14, следовательно, М = 2 ·14 г = 28 г, так как молекула азота состоит из двух атомов. В системе СИ m – в кг, поэтому М в кг/кмоль и R = 8,31 · 103 Дж/ кмоль · град.

2,303lgA = lnA – соотношение между натуральным и десятичным логарифмом числа:

Какая работа будет совершена 5 кг метана при повышении температуры на 500С и постоянном давлении.

Из условия задачи P – const, поэтому используем уравнение:

m=5 кг, М=16 кг/кмоль (см. задачу 1.1);

Т2 –Т1=Т=50К (величины К и 0С одинаковы, поэтому Т в К=0С);

Найти работу изобарического расширения аргона от 2 л до 3 л под давлением 30 Па.

Из условия задачи p – const. Поэтому используем формулу (1.3):

Переводим данные задачи в систему СИ:

2л = 2 · 10-3 м3, 3л = 3·10-3 м3, 1Па = Н/м2, 30Па = 30 Н/м2.

Размерность Найти работу, полученную при изотермическом расширении 100 г азота при изменении давления от 3·105 Па до 2·105 Па при температуре 700С.

Из условия задачи T – const и меняется давление, поэтому используем формулу 1.5:

10 л кислорода, взятого при нормальных условиях, нагревают до 200 С при постоянном объеме. Определить количество теплоты, затраченное на нагревание.

По условию V=const, поэтому используем формулу (1.6):

Cv (T2 T1 ), Cv = R, так как молекула кислорода двухатомная.

Следствие из закона Авогадро. Один моль любого газа при нормальных условиях (00С или 273К, р = 1 атм или 760 мм.рт.ст. или 1,013· Н/м2) занимает объем, равный 22,4 л.

3 кг неона нагреваются при постоянном давлении. Найти изменение энтальпии, если температура повысилась на 1000С:

из формулы (1.8): C p = CV + R = R, так как неон подчиняется законам идеального газа: Т2 -Т1 = Т = 0С = 100К, Найти изменение внутренней энергии при испарении 10 г ртути и давлении 1,013·105 Па. Температура кипения ртути – 3570С. Теплота парообразования – 1,29·105 Дж/кмоль.

По условию p – const. Из формулы (1.12) H=U+pV, U=H-pV, H = Qфп = Пренебрегая объемом жидкой ртути по сравнению с объемом газообразной, получаем 1.1. Определить количество теплоты, выделяющейся при охлаждении 0,2 кг кислорода от 80 до 100С, если объем остался неизменным.

1.2. При 900С давление 2·10-2 кг азота составляло 5·104 н/м2. После изотермического сжатия давление увеличилось до 1·105 н/м2. Рассчитать работу сжатия.

1.3. Какое количество теплоты выделится при охлаждении 1 моля водорода от 70 до 200С, при постоянном давлении?

1.4. Сколько теплоты потребуется, чтобы нагреть 5 кг газообразного аммиака на 100С при постоянном объеме?

1.5. Сколько нужно затратить теплоты на нагревание 22,4 л аргона от 10 до 1200С при постоянном давлении?

1.6. Найти работу изотермического расширения 2 молей SO2 при 350 К. Объем увеличился от 1 до 5 м3.

1.7. 3 л неона, взятого при нормальных условиях, охлаждают до -70 С. Определить количество теплоты, отобранное у неона, если объем остался неизменным.

1.8. 0,2 кг брома конденсируется при 590С и давлении 1·105 Па.

Удельная теплота испарения брома = 1,9·105 Дж/кг. Рассчитать изменение внутренней энергии. Объемом жидкого брома пренебречь.

1.9. 5 л неона, взятого при нормальных условиях, нагревают до 400 С при постоянном объеме. Определить количество теплоты, затраченное на нагревание.

1.10. 2 кг криптона охлаждают при постоянном давлении. Найти изменение энтальпии, если температура уменьшилась на 1500С.

1.11. 52 кг азота нагревают при постоянном давлении. Найти изменение энтальпии, если температура повысилась на 800С.

1.12. Найти изменение внутренней энергии при испарении 1 кг этанола при температуре 780С. Теплота испарения = 39 кДж/моль. Удельный объем пара 28 л/моль. Объемом жидкого этанола пренебречь.

1.13. Чему равно изменение внутренней энергии при испарении 0,3 кг воды при 250С. Удельная теплота парообразования воды = 44 кДж/моль.

Объемом жидкой воды пренебречь.

1.14. При 100С и начальном давлении 5·106 н/м2 0,02 м3 кислорода расширяются изотермически до давления 9·106 н/м2. Вычислить работу расширения.

1.15. Найти изменение внутренней энергии 1 моль неона, изобарно расширяющегося от 5 до 10 м3 под давлением 2·102 Па.

1.16. При 1100С 6 кг азота занимают объем 3 м3. Вычислить работу при изотермическом расширении до объема 4 м3.

1.17. Вычислить работу расширения, если 2 кг кислорода при 400С расширяется от 0,02 до 0,2 м3.

1.18. При постоянном давлении 1·105 н/м2 воздух расширился от объема 0,02 м3 до объема 0,3 м3. Определить работу расширения.

1.19. При постоянном давлении 1·104 Па, нагревают 0,5 м3 водорода.

Определить совершенную работу, если газ расширился до 0,9 м3.

1.20. Вычислить работу расширения газовой системы на 0,3 м3 и постоянном давлении равном 1·104 н/м2.

1.21. Определить количество теплоты, необходимое для нагревания 0,2 кг азота от 25 до 600С при постоянном объеме.

1.22. Определить количество теплоты, которое нужно затратить при постоянном объеме 5 м3, чтобы увеличить давление азота от 5·105 н/м2 до 1·106 н/м2.

1.23. 0,05 м3 азота, взятого при нормальных условиях, нагревают до 2000С при постоянном объеме. Определить количество теплоты, затраченное на нагревание.

1.24. Определить количество теплоты, необходимое для нагревания при постоянном объеме 2 кг аммиака, находящегося при 2000С, от 1·104 до 5·104 н/м2.

1.25. Определить количество теплоты, необходимое для нагревания 3 кг азота от 20 до 500С при постоянном объеме.

Основные вопросы по теме 1. Формулировка и физическая сущность второго начала термодинамики.

2. Понятие об обратимых и необратимых процессах 3. Энтропия как функция состояния системы 4. Возрастание энтропии в самопроизвольных процессах.

5. Расчет энтропии в различных процессах.

Вопросы для самоконтроля 1.Чем отличается обратимый процесс от необратимого?

2. Как определяется энтропия в классической термодинамике?

3. Как определяется энтропия в статистической термодинамике?

4. Что такое коэффициент полезного действия?

5. Почему возможны различные формулировки второго начала термодинамики?

6. Почему второе начало термодинамики имеет ограниченное применение?

7. Как изменяется энтропия в самопроизвольных процессах?

8. Как изменится энтропия при фазовом переходе?

Следствием второго начала термодинамики является утверждение, что существует функция состояния:

Энтропия является критерием направленности самопроизвольных процессов и равновесия в изолированных системах.

Для самопроизвольных процессов в изолированных системах Изменение энтропии при фазовом переходе:

При постоянном давлении (р = const) процесс нагревания (охлаждения) можно провести практически обратимо, поэтому Если теплоемкость меняется незначительно, то Для правильного кристалла твердого вещества при ОК энтропия S0 = (третье начало термодинамики). Поэтому Теперь можно подсчитать энтропию индивидуального вещества для любой температуры где Тпл - температура плавления;

Тисп – температура испарения;

Нпл – теплота плавления;

Нисп – теплота испарения;

Сртв – теплоемкость твердого тела;

Срж – теплоемкость жидкого тела;

Срг – теплоемкость газа.

Найти изменение энтропии при нагревании 2,5 моль воды от -500С до 1500С. Теплоемкость льда – 151,2 Дж/моль·град, воды – 316,8 Дж/моль·град, пара – 144 Дж/моль·град, пл – 25,2 кДж/моль, парооб – 163,8 кДж/моль.

Рассмотрим процессы, происходящие при нагревании воды от - до 1500С:

1. -500С до 00С – нагревание льда.

2. 00С – плавление льда.

3. 00С до 1000С – нагревание воды.

4. 1000С – испарение воды.

5. 1000С – 1500С – нагревание пара.

К=273+0С; -500С=223К; 00С=273К; 1000С=373К; 1500С=423К.

При охлаждении теплота выделяется, поэтому перед ф.п следует ставить знак «минус».

2.1. Найти изменение энтропии при охлаждении 0,3 моль метанола от 90 до -100С. Температура кипения – 650С, теплота испарения – кДж/моль; теплоемкость – Српар =176 Дж/моль·К; теплоемкость – Сржид = Дж/моль·К.

2.2. Найти изменение энтропии при нагревании 2 моль тетрахлорида углерода (ССl4) от -10 до 1200С. Температура кипения 770С, теплота испарения – 132 кДж/моль, теплоемкость – Срж = 554 Дж/моль·К, теплоемкость – Срг = 39 Дж/моль·К.

2.3. Найти изменение энтропии при нагревании 30 г этанола от - до +90 С. Удельная теплоемкость – Сртв = 7 Дж/г·К; Срж = 9,6 Дж/г·К;

Срг = 7,6 Дж/г·К; удельная теплота плавления при -1120С 790 Дж/г, удельная теплота парообразования при 780С 3840 Дж/г.

2.4. Как изменится энтропия при охлаждении 3 моль этанола от 120 С до 280К. Температура кипения – 780С; молярная теплоемкость – Срж = 111 Дж/моль·К; теплоемкость – Срг = 19 Дж/моль·К; теплота испарения – 40 кДж/моль.

2.5. Найти изменение энтропии 2 молей паров бензола от 80 до 600С.

Температура кипения бензола 353К; молярная теплота парообразования – 40 кДж/моль; теплоемкость жидкого бензола – 140 Дж/моль·К.

2.6. Как изменится энтропия при охлаждении 3 моль хлорида натрия от 1073К до 3000С. Температура плавления 8000С, теплота плавления – кДж/моль, молярная теплоемкость – Сртв = 46 Дж/моль·К.

2.7. Найти изменение энтропии при нагревании 2 моль жидкого метана от 112К до 200С. Температура кипения – 112К, теплота парообразования – 8234 Дж/моль·К.

2.8. Рассчитать изменение энтропии при охлаждении 3 моль ацетона (С3Н6О) от 100 до 200С. Температура кипения – 560С, теплота испарения – 30 кДж/моль, молярная теплоемкость пара – 22 Дж/моль·К, жидкости – Дж/моль·К.

2.9. Как изменится энтропия при нагревании 2 молей серы от 20 до 210 С, если теплота плавления – 1440 Дж/моль, температура плавления – 1190С, молярная теплоемкость жидкой серы – 36 Дж/моль·К, твердой – Дж/моль·К.

2.10. Найти изменение энтропии при охлаждении 200 г толуола (С7Н8) от 80 до -400С. Температура плавления -350С, удельная теплота плавления 132Дж/г, удельная теплоемкость жидкого толуола – 1,7 Дж/г·К, твердого – 1,1 Дж/г·К.

2.11. Найти изменение энтропии 2 молей метанола от -1100С до +40оС. Температура плавления -98оС, теплоемкость – Сртв = Дж/моль·К, Срж = 432 Дж/моль·К, теплота плавления – 22 кДж/моль.

2.12. Найти изменение энтропии при охлаждении 40 г пара метановой кислоты (СН2О2) от 120 до -100С. Удельная теплота плавления – Дж/г, парообразования – 1365 Дж/г, удельная теплоемкость – Срг = 5, Дж/г·К, Сртв = 7,6 Дж/г·К, температура плавления – 8,50С, кипения – 1200С.

2.13. Вычислить возрастание энтропии 159,8 г твердого Br2, взятого при температуре плавления -7,30С, и при переходе его из твердого состояния в пар при температуре кипения 61,50С, удельная теплоемкость жидкого брома – Срж = 0,45 Дж/гК, теплота плавления – 67,72 Дж/г, теплота испарения – 182,8 Дж/г.

2.14. Рассчитать изменение энтропии при превращении 0,1 кг воды, взятой при 00С, в пар при 1200С. Теплота испарения воды при 1000С – 40, кДж/моль, теплоемкость жидкой воды – 75,3 Дж/мольК, теплоемкость пара – 360 Дж/мольК.

2.15. Рассчитать изменение энтропии 20 г этанола С2Н5ОН при переходе из жидкого состояния при 250С и 1,013·105 Па в пар при температуре 780С и 0,050·105 Па. Молярная теплота испарения этанола – 40, кДж/моль, теплоемкость – Срж = 104 Дж/мольК.

2.16. Найти изменение энтропии при нагревании 5 моль твердого метилового спирта от -98 до +500С, если теплоемкость равна 256 Дж/моль, теплота плавления – 22,4 кДж/мольК, температура плавления -980С.

2.17. Найти изменение энтропии при конденсации 100 г этилового спирта при 780С и охлаждении до 200С, если удельная теплота парообразования этилового спирта равна 3840 Дж/г, удельная теплоемкость жидкого – спирта 7,6 Дж/г.

2.18. Найти изменение энтропии при нагревании 0,076 кг бензола С6Н6 от 0 до 500С, если удельная теплоемкость твердого бензола равна 1, кДж/кгК, жидкого бензола – 1,8 кДж/кгК, теплота плавления – 126 кДж/кг, температура плавления 50С.

2.19. Найти изменение энтропии при охлаждении 0,050 кг ртути от 20 до -500С, если удельная теплоемкость жидкой ртути – 0,6 кДж/кгК, твердой ртути – 0,6 кДж/кгК, удельная теплота плавления – 50 кДж/кг, температура плавления -39оС.

2.20. Найти изменение энтропии при нагревании 0,2 кг ртути от до 3800С, если удельная теплоемкость жидкой ртути равна 0,6 кДж/кгК, паров ртути – 0,7 кДж/кгК, удельная теплота испарения – 1210 кДж/кг, температура кипения 3570С.

2.21. Найти изменение энтропии при охлаждении 1 моль ацетона С3Н6О от 100 до 250С, если теплота испарения ацетона равна 29,8 кДж/моль, температура кипения – 56оС, Срж = 125 Дж/мольК, Срг = 22,5 Дж/мольК.

2.22. Рассчитать изменение энтропии при нагревании 1моль кадмия от 25 до 7240С, если температура плавления 3210С и теплота плавления равна 6109 Дж/моль. СртвCd = 22,2 Дж/мольК, СржСd = 29,8 Дж/мольК.

2.23. Как изменится энтропия при нагревании 1 моль хлорида натрия от 250С до 1073К, если температура его плавления – 8000С, теплота плавления – 30,23 кДж/моль, молярная теплоемкость – Ср = 45,96 Дж/мольК.

2.24. Вычислить изменение энтропии при смешении 0,001 м3 водорода с 0,00005 м3 метана, если исходные газы и образующаяся смесь газов находится при 250С и давлении 0,912·105 Па.

2.25. Насколько изменится энтропия в процессе изотермического расширения 0,010 кг криптона от объема 0,05 м3 и давления 1,013·105 Па до объема 0,2 м3 и давления 0,2133·105 Па?

Тема 3. Термодинамические потенциалы.

Химическое равновесие. Фазовое равновесие.

Основные вопросы по теме 1. Понятие термодинамического потенциала.

2. Изохорно-изотермический и изобарно-изотермический потенциалы.

3. Условия термодинамического равновесия.

4. Изотерма, изобара и изохора химической реакции.

5. Химическое сродство.

6. Закон действующих масс.

7. Константа равновесия (Кр и Кс). Связь между ними.

8. Зависимость константы равновесия от температуры.

9. Равновесие в гетерогенных системах.

10. Правило фаз Гиббса.

11. Применение правила фаз для однокомпонентных систем.

12. Диаграмма воды.

Вопросы для самоконтроля 1. Что такое «термодинамический потенциал» и какие потенциалы 2. Каковы условия самопроизвольного перехода из одного состояния системы в другое?

3. Каковы условия равновесия?

4. Что такое «химическое равновесие» и от чего оно зависит?

5. Чему равна активность твердого вещества?

6. Что такое «фаза», «компонент», «степень свободы»?

7. Чем определяется разная форма записи уравнения Гиббса для фазовых равновесий?

8. Что такое «диаграмма состояния»?

9. Почему понадобились различные термодинамические потенциалы?

10.Что такое «химическое сродство»?

Пусть реакция протекает согласно уравнению где а, b, с, d – стехиометрические коэффициенты уравнения реакции.

Например: 3Н2+N2 2NH3.

Такая запись означает, что из 3 молей водорода и одного моля азота получаются 2 моля аммиака.

Закон действия масс. Скорость химической реакции V прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степени, равной стехиометрическим коэффициентам уравнения реакции.

Для прямой реакции:

Для обратной реакции:

Состояние, когда скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции, называется химическим равновесием.

где k1, k2, k1, k 2 - константы скорости химической реакции.

Физический смысл. Константа скорости равна скорости химической реакции при единичной концентрации реагирующих веществ. По определению не зависит от концентрации.

Найдем отношение k1 / k2:

Поскольку константы скорости не зависят от концентраций, обозначим их соответственно K C и K C. Символ означает, что в общем случае это разные величины. Их называют константами химического равновесия. Символ «С» справа внизу означает, что при записи константы равновесия используется концентрация.

При постоянной температуре (Т – const) парциальное давление р пропорционально его концентрации С, поэтому константу равновесия можно записать так:

для конкретной реакции:

Найдем связь между Кс и Кр.

Объединенный газовый закон для одного моля газа (уравнение Менделеева-Клапейрона):

Обозначим изменение числа молей вещества в результате реакции за n:

Расчет равновесий по термодинамическим данным В предположении, что теплоемкость при постоянном давлении Ср не зависит от температуры (первое приближение Улиха), где G – изменение изобарного потенциала в результате реакции;

S0 – изменение энтропии в результате реакции;

Т – температура, К;

Н0 – изменение энтальпии в результате реакции.

Энтальпия простых веществ в наиболее устойчивом состоянии в стандартных условиях принята равной нулю.

Изменение энтропии в стандартных условиях:

Для вычисления изменения энтропии используют табличные данные.

Связь между изменением изобарного потенциала и константой равновесия выражается уравнением его решаем относительно lnКр:

По термодинамическим данным, приведенным в табл. 3, найдите G, Кр и КС приведенной реакции при температуре 800К.

Изменение изобарного потенциала Коэффициент перед Н0 соответствует коэффициенту в уравнении реакции. Н0 берем из табл. 3:

Н0 =2(-110,5)+2·0-(-74,85)-(-393,51) = -221+74,85+393,51=247,36 кДж/моль;

S0 =2·197,4+2·130,6-(186,85+213,6)=394,8+261,2-400,45=255,55 Дж/мольК;

G800К = 247360-800·255,55 = 247360-204440 = 42,92 кДж/моль;

Теперь найдем Кр = 1,55 · 10-3, КС = Кр · RT n:

Найти G0, Кр и КС приведенной реакции при указанной температуре К. Кр сравните с экспериментальным значением.

п/п Термодинамические величины некоторых веществ Основные вопросы по теме 1. Скорость и константа скорости химической реакции.

2. Зависимость скорости реакции от концентрации.

3. Кинетические уравнения для реакций первого и второго порядка.

4. Период полураспада.

5. Зависимость скорости реакции от температуры.

6. Правило Вант-Гоффа.

7. Уравнение Аррениуса.

8. Энергия активации.

9. Понятие о катализе. Виды катализа.

Вопросы для самоконтроля 1. Как изменяется концентрация реагирующих веществ во времени?

Приведите графическую зависимость.

2. Как скорость химической реакции зависит от концентрации реагирующих веществ?

3. Каков физический смысл константы скорости химической реакции?

4. Рассмотрите зависимость скорости реакции от температуры (уравнение Аррениуса). Поясните смысл величин, определяющих 5. Дайте определение молекулярности и порядка реакции.

6. Что такое «энергия активации»?

7. Как влияет катализатор на энергию активации?

8. Недостатки теории Аррениуса?

9. Какие типы химических реакций вы знаете?

Зависимость скорости реакции от концентрации и температуры Зависимость скорости реакции от концентрации выражается законом действия масс (см. тему 3).

где V1 – скорость реакции при t10C;

V2 – скорость реакции при t20C;

– температурный коэффициент реакции.

Более точно и в более широком интервале температур (уравнение где V1 – скорость реакции при температуре Т1, в градусах К.

Как изменится скорость прямой и обратной реакции a) при увеличении давления в 4 раза;

б) при уменьшении давления в 2 раза?

а) записываем закон действия масс для прямой и обратной реакции при исходных условиях:

При увеличении давления в 4 раза:

Ответ. При увеличении давления в 4 раза скорость прямой реакции увеличится в 256 раз, обратной в 16 раз.

При уменьшении давления Ответ. При уменьшении давления в 2 раза скорость прямой реакции уменьшится в 16 раз, а обратной – в 4 раза.

Во сколько раз изменится скорость реакции:

а) при увеличении температуры на 400С;

б) при уменьшении температуры на 200С, если температурный коэффициент реакции = 2?

Запишем правило Вант – Гоффа: V2 = V1 10.

Ответ. При увеличении температуры на 40oС скорость реакции увеличилась в 16 раз;

Ответ. При уменьшении температуры на 20оС скорость реакции уменьшилась в 4 раза.

При сжатии системы в n раз давление увеличивается в n раз.

При увеличении объема в n раз давление уменьшается в n раз.

4.1. Как изменятся скорости прямой и обратной реакций при увеличении давления в два раза и неизменной температуре?

4.2. Во сколько раз увеличится скорость прямой реакции протекающей в закрытом сосуде, если увеличить давление в 5 раз без изменения температуры?

4.3. Как изменятся скорости прямой и обратной реакций протекающих в закрытом сосуде при высокой температуре, если увеличить давление в 3 раза?

4.4. Реакция идет по уравнению Как изменится скорость прямой реакции, если увеличить давление в 4.5. Реакция идет согласно уравнению Как изменится скорость обратной реакции, если уменьшить давление 4.6. Реакция выражается уравнением Как изменится скорость прямой реакции, если увеличить давление в 4.7. Как изменится скорость обратной реакции при увеличении давления в 2 раза?

4.8. Как изменится скорость прямой реакции, протекающей по уравнению если увеличить объем в 3 раза?

4.9. Найти изменение скорости прямой реакции при уменьшении объема в 3 раза?

4.10. Как изменится скорость прямой и обратной реакции при увеличении объема в 3 раза?

4.11. Изменится ли скорость прямой реакции при уменьшении объема в 3 раза?

4.12. Как изменится скорость прямой реакции при сжатии системы в 3 раза?

4.13. Реакция выражается уравнением Как изменится скорость прямой реакции при уменьшении объема в 4.14. Реакция выражается уравнением Как изменится скорость обратной реакции при увеличении объема в 4.15. Как изменится скорость реакции если увеличить температуру с 200С до 600С? Температурный коэффициент реакции равен 2.

4.16. Найти изменение скорости реакции синтеза аммиака при увеличении температуры от 2000С до 2500С. Температурный коэффициент реакции считать равным 3.

4.17. Найти изменение скорости реакции при уменьшении температуры от 100 до 800С. Температурный коэффициент реакции равен 2.

4.18. Найти изменение скорости реакции при уменьшении температуры от 100 до 800С. Температурный коэффициент реакции равен 2.

4.19. Во сколько раз изменится скорость реакции, если изменение температуры составило 300С, а температурный коэффициент реакции равен 3?

4.20. Найти изменение скорости реакции при уменьшении температуры на 200С, если температурный коэффициент реакции равен 2.

4.21. При повышении температуры на 200С скорость реакции возросла в раз. Чему равен температурный коэффициент этой реакции?

4.22. При повышении температуры на 400С скорость реакции возросла в раза. Чему равен температурный коэффициент этой реакции?

4.23. При уменьшении температуры на 300С скорость реакции уменьшилась в 27 раз. Чему равен температурный коэффициент этой реакции?

4.24. При уменьшении температуры на 200С скорость реакции уменьшилась в 16 раз. Чему равен температурный коэффициент этой реакции?

4.25. Чему равен температурный коэффициент реакции, если при увеличении температуры на 300С скорость реакции увеличилась в 27 раз?

Основные вопросы по теме 1. Закон Рауля.

2. Закон Генри.

3. Повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания растворов.

4. Эбулио и криоскопия.

5. Определение молекулярной массы растворенного вещества.

6. Осмос. Осмотическое давление.

Вопросы для самоконтроля 1. Почему давление насыщенного пара растворителя над раствором всегда меньше, чем над чистым растворителем?

2. Что такое «идеальный раствор»?

3. Сформулируйте и запишите математическое выражение закона Рауля.

4. В чем причина положительных и отрицательных отклонений от закона Рауля?

5. Сформулируйте закон Генри.

6. Запишите объединенный закон Рауля-Генри.

7. Дайте определение бесконечно разбавленным растворам.

8. Сформулируйте законы Коновалова.

9. Опишите способы определения молекулярной массы растворенного Концентрация – одна из важнейших характеристик растворов. Концентрация показывает, в каком соотношении (массовом или объемном) взяты растворитель и растворенное вещество. Существует несколько способов выражения концентрации растворов. При описании какого-либо свойства раствора используют ту концентрацию, которая дает наиболее простую зависимость между свойством раствора и концентрацией. При решении задач по физической и коллоидной химии часто приходится переходить от одного способа выражения концентрации к другому.

Процентная концентрация (массовая концентрация, весовая %) выражается числом граммов растворенного вещества в 100 г раствора (размерность г / 100 г раствора).

Молярная концентрация (молярность) выражается числом молей (грамм-молекул) растворенного вещества в 1 л раствора (размерность моль/л).

Нормальная концентрация (нормальность) выражается числом эквивалентов (грамм-эквивалентов) растворенного вещества в 1 л раствора (размерность эквивалент/л).

Моляльная концентрация (моляльность) выражается числом молей (грамм – молей) растворённого вещества в 1000 г растворителя (размерность моль / 1000 г растворителя).

Молярная (мольная) доля или молярный процент показывает, какую часть от общего числа молей раствора составляет растворенное вещество (или растворитель).

Если обозначить число молей растворителя через na, а число молей растворенного вещества через – nb, то молярная доля растворенного вещества равна а молярная доля растворителя Молярная доля, увеличенная в 100 раз, называется молярным процентом.

Формулы перехода от одних выражений концентраций растворов к другим Процентная (г/100 г расL M B Нормальная Принятые обозначения:

– плотность раствора, г/см3;

МВ – масса моля растворенного вещества, г;

Э – масса эквивалента растворенного вещества, г.

При решении задач полезно использовать следующие определения:

1. Моль – величина, выраженная в граммах и численно равная атомной (для простых веществ) или молекулярной массе.

2. Эквивалент кислоты = Масса моля кислоты / Число атомов водорода.

3. Эквивалент основания = Масса моля основания / Число гидроксильных групп.

4. Эквивалент соли = Масса моля соли / n · Z, где n – число ионов металла;

Z – заряд иона металла.

Объем 1моля газа при н.у. ( 1,013·105 Н/м.,760 мм рт. ст., 1 атм., 00С, 273К) равен 22,4 л = 2,24 · 10-2 м3.

В 100 см3 воды растворили 25 г серной кислоты. Выразить концентрацию полученного раствора:

1) в процентах:

2) молярная концентрация. Необходимо дополнительно знать плотность раствора. Из Справочника находим = 1,14 г/см3:

а) по формуле из табл.4:

б) находим массу 1 л раствора:

В (100+25)г раствора содержится 25 г кислоты, а в 1140 г – х:

Найдем число молей кислоты в 1 л раствора:

Следовательно, молярность равна 2,33 моль/л;

3) нормальность:

б) находим массу 1 л раствора:

Находим массу кислоты в 1140 г раствора Находим количество эквивалентов:

Следовательно, нормальность раствора равна 4,66 эквивалент/л;

4) моляльность:

а) из таблицы:

б) 25 г кислоты растворено в 100 г Н2О ( Н 2О = 1 г / см 3 ) :

Считаем количество молей:

Следовательно, моляльность = 2,56 моль/1000 г Н2О.

Вычислить молярность 48%-ного раствора серной кислоты. Плотность данного раствора равна 1,38 г/см3.

Имеется 6,037Н раствор соляной кислоты. Плотность раствора – 1,10 г/см3. Выразить концентрацию данного раствора в %.

Вычислить моляльность 10Н раствора серной кислоты. Плотность раствора равна 1,29 г/см3.

Э = 49 г (см. пример1), М (Н2SO4) = 98 г (см. пример 1).

Наиболее простая зависимость выражается законом Рауля-Генри:

парциальное давление насыщенного пара любого компонента раствора пропорционально его мольной (молярной) доле:

Если раствор состоит из двух элементов и один из них нелетуч (например, растворенное вещество), то давление пара над раствором будет меньше, чем над чистым раствором (р0):

р = р0 (1 - N2), N2 – мольная доля растворенного вещества.

Измерение температур кипения и замерзания растворов Температура кипения раствора связана с концентрацией растворенного вещества соотношением:

где ЕЭ – эбуллиоскопическая постоянная; зависит от природы растворителя и равна изменению температуры кипения 1 моляльного раствора по сравнению с чистым растворителем;

СL – моляльная концентрация (моляльность).

Температура замерзания раствора связана с концентрацией растворённого вещества соотношением:

где ЕК – криоскопическая постоянная; зависит от природы растворителя и равна изменению температуры замерзания 1 моляльного раствора по сравнению с температурой замерзания чистого растворителя;

СL – моляльная концентрация (моляльность).

Связано с концентрацией растворенного вещества соотношением, аналогичным уравнению Менделеева-Клапейрона для идеального газа:

где СМ – молярная концентрация;

R – универсальная газовая постоянная;

Т – температура, К.

Поскольку изменение температуры кипения и замерзания растворов не зависит от природы растворенного вещества, а только от концентрации, то молекулярную массу растворенного вещества можно найти по уравнению:

где М – масса моля растворенного вещества;

Е – соответственно ЕЭ или ЕК;

m2 – масса растворенного вещества, г;

m1 – масса растворителя, г;

Т – изменение температуры кипения или замерзания раствора по сравнению с чистым растворителем.

Вычислить упругость пара над 10%-ным раствором фенола, если упругость пара над чистым растворителем р0 = 2,26 · 103 Па.

р = р0(1 - Nф), Nф – мольная доля фенола.

Пересчитываем концентрацию раствора:

Для расчета удобно взять 100 г раствора:

Найти температуру кипения 10%-ного раствора глицерина в воде, если ЕК = 0,52.

Пересчитываем концентрацию:

Ткип. рствора=373+0,52·1,21=373,62К или 100,620С.

Найти температуру замерзания 5%-ного раствора глюкозы в воде, если ЕК = 1,86.

Пересчитаем концентрацию:

Мглюкозы (С6(Н2О)6) = 6 · 12 + 6 (2 + 16) = 180 г;

ТЗам.раствора = 273 - 1,86 · 0,29 = 273 - 0,54 = 272,46К или -0,540С.

При растворении 3,24 г серы в 40 г бензола температура замерзания последнего понизилась на 1,730С. Из скольких атомов состоят молекулы серы в растворе (Ек = 5,5)?

Ответ. Молекула серы в бензоле состоит из 8 атомов.

Определить молекулярную массу растворенного вещества, если раствор, содержащий 48 г растворенного вещества в литре, при 200С обладает осмотическим давлением 3,1 бар?

m = 48 г = 4,8 · 10-2 кг, R = 8,31 · 103 Дж/кмоль·град;

Т = 293К. = 3,1 бар = 3,1 · 1,013 · 105 Н/м2;

4,8 10-2 8,31103 293 4,8 8,31 293 10- Ответ. Молекулярная масса растворенного вещества равна 372 а.е.м.

5.1. Вычислить давление пара 20% раствора гюкозы (С6Н12О6) при 250С.

Давление паров воды при данной температуре равно 3167,7 Н/м2.

5.2. Вычислить давление пара раствора 6,4 г нафталина (С10Н8) в 90 г бензола при 200С. Давление паров бензола равно 9953,8 Н/м2.

5.3. В 150 г водного раствора содержится 34,2 г сахара (С12Н22О11). Вычислить давление пара этого раствора при 300С, если давление паров 5.4. Вычислить давление пара 1%-ного раствора хлористого натрия (NaCl) при 1000С. Степень диссоциации соли в растворе принять равной единице.

5.5. Сколько граммов глицерина (С3Н8О3) надо растворить в 90 г воды при 300С, чтобы понизить давление пара на 266,5 Н/м2?

5.6. В 200 г раствора нафталина (С10Н8) в бензоле (С6Н6) содержится 60 г нафталина. Вычислить давление пара данного раствора при 400С.

Давление пара бензола равно 24144,6 Н/м2.

5.7. Вычислить давление пара 5%-ного раствора анилина (С6Н5NH2) в эфире (С2Н5)2О при 200С. Давление пара чистого эфира равно 5.8. Определить концентрацию сахара (С12(Н2О)11) в растворе, если раствор закипает при 100,50С. Эбуллиоскопическая постоянная воды = 0,52.

5.9. При какой температуре будет кипеть 50%-ный раствор сахара (С12(Н2О)11) в воде (ЕЭ = 0,52) ?

5.10. При растворении 6,48 г серы в 80 г бензола (С6Н6) температура кипения последнего повысилась на 0,810. Из скольких атомов состоит молекула серы в растворе (ЕЭ = 2,57)?

5.11. Сколько граммов глюкозы (С6(Н2О)6) нужно добавить к 100 г воды, чтобы раствор закипел при 102,50С (ЕЭ = 0,52)?

5.12. Имеются 25%-ные водные растворы мочевины, глицерина и фруктозы. В какой последовательности будут закипать эти растворы при постепенном нагревании их. Дать обоснованный ответ, не производя вычислений (мочевина – СN2Н4О, глицерин – С3Н8О3, фруктоза – 5.13. Какова концентрация водного раствора глюкозы (С6Н12О6), если он замерзает при -10С (ЕК = 1,86) ?

5.14. Сколько глицерина (С3Н5(ОН)3) нужно добавить к 1000 г воды, чтобы раствор не замерзал до -50С (ЕК = 1,86) ?

5.15. Какой из растворов будет замерзать при более низкой температуре:

5%-ный раствор глицерина (С3Н8О3) или 5%-ный раствор глюкозы (С6Н12О6)? Дать мотивированный ответ, не производя вычислений.

5.16. В каком весовом отношении надо смешать воду и глицерин (С3Н5(ОН)3), чтобы получить смесь, замерзающую при -200С (Ек=1,86)?

5.17. Температура замерзания чистого бензола (С6Н6) – 5,50С, а раствора, содержащего 0,2242 г камфоры, – 30,55 г; бензола – 5,2540С. Определить молекулярную массу камфоры в бензоле (Ек = 5,1).

5.18. Сколько сахара (С12(Н2О)12) надо растворить в 100 г воды, чтобы понизить температуру замерзания на 10С (Ек = 1,86)?

5.19. При растворении 15 г хлороформа (СНСl3) в 400г диэтилового эфира ((С2Н5)2О) температура кипения последнего повысилась на 0,6350С.

Вычислить значение молекулярной массы хлороформа (ЕЭ = 2,02).

5.20. Из скольких атомов состоит молекула йода в спирте (С2Н5ОН), если температура кипения этилового спирта 78,30С повышается до 78,590С при растворении йода массой 12,7 г в спирте массой 200 г?

5.21. Сколько молей неэлектролита должен содержать литр раствора, чтобы осмотическое давление при 00С равнялось 5 бар?

5.22. Определить молекулярную массу растворенного вещества, если раствор, содержащий 12 г растворенного вещества в литре, при 170С обладает осмотическим давлением, равным 4,82 бар?

5.23. Сколько граммов этилового спирта (С2Н5ОН) нужно растворить в 200 см3 воды, чтобы осмотическое давление этого раствора при 170С 5.24. Осмотическое давление раствора, содержащего в 500 см3 1,55 г анилина (С6Н5NH2) при 210С равно 0,81 бар.Определить молекулярную массу анилина.

5.25. Не вычисляя величин осмотического давления, ответить: какой раствор обладает большим осмотическим давлением – содержащий в литре 3 г нафталина С10Н8 или 3 г антрацена С14Н10?

Основные вопросы по теме 1. Слабые электролиты.

2. Степень диссоциации.

3. Константа диссоциации.

4. Закон разведения.

5. Сильные электролиты.

6. Ионная сила раствора.

7. Активность и коэффициент активности.

8. Водородный показатель (рН).

9. Удельная и эквивалентная электропроводность.

10. Зависимость их от концентрации раствора.

Вопросы для самоконтроля 1. Дайте определение электролита.

2. Каковы особенности электролитов?

3. Что такое «электролитическая диссоциация»?

4. Чем отличаются сильные и слабые электролиты?

5. Как связаны между собой степень диссоциации и константа диссоциации?

6. Что такое «активность» и «ионная сила раствора»?

7. Основные положения теории Дебая и Гюккеля.

8. Как связаны между собой удельная и эквивалентная электропроводность?

9. Как трактуется закон независимого движения ионов (Кольрауша)?

10. Что такое «числа переноса»?

Удельной электропроводностью проводника называется электропроводность столба вещества длиной 1м при поперечном сечении 1м2:

где R – сопротивление, Ом;

l – длина проводника, м;

S – поперечное сечение, м2.

Удельная электропроводность есть величина, обратная удельному сопротивлению :

Если отнести удельную электропроводность к числу эквивалентов в 1 м раствора, то получим значение эквивалентной электропроводности :

СН – нормальная (нормальность) концентрация раствора (эквивалент/м ).

Согласно закону электропроводности Кольрауша эквивалентная электропроводность электролита при бесконечном разбавлении равна сумме подвижностей катиона lk и аниона la:

Для слабых электролитов отношение электропроводности при данном разбавлении к эквивалентной электропроводности при бесконечном разбавлении выражает степень электролитической диссоциации :

(для сильных электролитов называют кажущейся степенью диссоциации).

Связь степени диссоциации и констант электрической диссоциации Кдис устанавливается законом разведения Оствальда:





Похожие работы:

«Федеральное агентство по образованию Вологодский государственный технический университет Л.И. Соколов Плата за загрязнение водных объектов Утверждено редакционно-издательским советом в качестве учебного пособия Вологда 2006 УДК 502.1504 ББК 65.28 С 59 Рецензенты: Кандидат экономических наук, доцент кафедры экономики и менеджмента ВоГТУ И.А. Плотникова, начальник отдела охраны окружающей среды и экологии МУП ЖКХ Вологдагорводоканал О.М. Тихова Соколов Л. И. С 59 Плата за загрязнение водных...»

«СОВРЕМЕННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАБИНЕТУ ХИМИИ Содержание 1. Пакет нормативных документов и методических писем для учителя химии. 2. Методическое письмо О преподавании учебного предмета Химии в условиях введения федерального компонента государственного стандарта общего образования. 3. Требования к оснащению образовательного процесса в соответствии с содержательным наполнением учебных предметов федерального компонента государственного стандарта общего образования. 4. Учебно - материальная база. Кабинет...»

«1 РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДАЮ: Проректор по учебной работе _ /Волосникова Л.М./ _ 2013 г. ТРЕНИНГ ЛИЧНОСТНОГО РОСТА СПОРТСМЕНА Учебно-методический комплекс. Рабочая учебная программа для магистрантов очной формы обучения направления 034300.68 Физическая культура, профиля Подготовка высококвалифицированных спортсменов в...»

«Заказ учебной литературы Уважаемые преподаватели! Библиотека принимает заявки на приобретение учебной литературы от преподавателей и сотрудников Филиала. Для заказа учебной и научной литературы просим использовать следующий бланк для подачи заявки на приобретение учебной и научной литературы Заявку следует передать в библиотеку филиала: - зав. библиотекой Е.А. Асмоловской; - сотрудникам библиотеки; - E-mail: [email protected] При заполнении заявки необходимо учитывать следующие моменты: • В...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Брянский государственный технический университет Брянский государственный технический университет Э.С. ДЕМИДЕНКО Н.В. ПОПКОВА А.Ф. ШУСТОВ ТЕХНОГЕННОЕ РАЗВИТИЕ ОБЩЕСТВА И ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ Книга вторая ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ТЕХНОГЕННОГО РАЗВИТИЯ ЖИЗНИ Рекомендовано редакционно-издательским советом в качестве учебного пособия ИЗДАТЕЛЬСТВО БГТУ БРЯНСК 2007 2 ББК Демиденко, Э.С. Техногенное развитие общества и жизни на Земле: учеб. пособие. В 2 кн. Кн. 2. Основные...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ В.К. Кулешов, И.С. Филатов МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ НЕРАЗРУШАЮЩИХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ Рекомендовано в качестве учебного пособия Редакционно-издательским советом Томского политехнического университета Издательство Томского политехнического университета 2008 1 УДК 620.179.(075.8) ББК 31.42я К Кулешов В.К. К90 Метрология,...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пензенский государственный университет архитектуры и строительства РУКОВОДСТВО ПО УЧЕБНОЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ Рекомендовано Редсоветом университета в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по направлению 270800 Строительство (бакалавриат) Под общей редакцией доктора технических наук, профессора Ю.П. Скачкова Пенза...»

«Утверждено Директор школы ( Исхаков А.М.) Приказ № _ от _2011г РАБОЧАЯ ПРОГРАММА По окружающему миру Ступень обучения (класс) начальное общее образование, 1 класс Количество часов 66ч. Уровень базовый Составила: Шкуланова Т.Н. Программа разработана на основе примерной программы по окружающему миру федерального государственного образовательного стандарта общего начального образования (приказ Минобрнауки РФ № 373 от 6 октября 2009 г.) и материалам учебно-методического комплекта Начальная школа...»

«Комитет по молодежной политике Администрации Ростовской области Лаборатория исследования проблем молодежи и региональной безопасности ИППК ЮФУ и Института социологии РАН Донской союз молодежи Молодая Европа – Ростов ИНТЕРКЛУБ Методическое пособие по работе с иностранными студентами Ростов-на-Дону 2007 ИНТЕРКЛУБ: Методическое пособие по работе с иностранными студентами / Сост. Резванов А.А., Бесхлебнова Е.В., Кротов Д.В., Литвинова В.Л., Баранов К.А. – Ростов-на-Дону: Донской союз молодежи,...»

«Стр 1 из 225 7 апреля 2013 г. Форма 4 заполняется на каждую образовательную программу Сведения об обеспеченности образовательного процесса учебной литературой по блоку общепрофессиональных и специальных дисциплин Иркутский государственный технический университет 130302 Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания Наименование дисциплин, входящих в Количество заявленную образовательную программу обучающихся, Автор, название, место издания, издательство, год издания учебной...»

«1 ФГБОУ ВПО Воронежский государственный университет инженерных технологий СОДЕРЖАНИЕ 1 Общие сведения по направлению подготовки магистров. 3 Организационно- правовое обеспечение образовательной деятельности 2 Структура подготовки магистров. Сведения по основной 6 образовательной программе 6 3 Содержание подготовки магистров 7 3.1 Учебный план 11 3.2 Учебные программы дисциплин и практик, диагностические средства Программы и требования к выпускным квалификационным испытаниям 3. 4 Организация...»

«В.В. Фаронов уЧебный курс Рекомендовано Учебно-методическим центром Классический учебник в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений УДК 681.3.06(095) ББК 32.973я7 Ф24 Фаронов В.В. Ф24 TurboPascal 7.0. Учебный курс : учебное пособие / В.В. Фаронов. — М. : КНОРУС, 2011. — 368 с. ISBN 978-5-406-01516-2 В книге содержится исчерпывающее руководство по программированию в среде TurboPascal 7.0 корпорации Borland. Изложение ведется от простого к сложному, позволяя изучить...»

«РАБОЧАЯ ПРОГРАММА по технологии для 5 класса Составил: Муратова И.В. учитель технологии первой квалификационной категории 2013 1. Пояснительная записка Рабочая программа по технологии ля 5-8 неделимых классов составлена на основе федерального компонента государственного стандарта основного общего образования, Примерной программы основного (общего) образования, с учетом требований образовательного стандарта и ориентированы на работу по учебникам под редакцией В.Д. Симоненко (М.:Вентана-Граф,...»

«РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПЕДАГОГА Михайлова Павла Васильевича По технологии, 7 класс Предмет, класс и т.п. Рассмотрено на заседании педагогического совета протокол № от сентября 2013 г. 2013 - 2014 учебный год ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Данная рабочая программа по технологии для 7 класса разработана на основе: 1. Статьи 32, 55 Закон РФ об образовании. 2. Федеральный компонент государственного образовательного стандарта начального общего, основного общего и среднего (полного) общего образования (Приказ МО...»

«С. А. Касперович ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКОНОМИКИ Практикум для студентов специальностей 1-25 01 07 Экономика и управление предприятием, 1-25 01 08 Бухгалтерский учет, анализ и аудит, 1-26 02 02 Менеджмент, 1-26 02 03 Маркетинг Минск БГТУ 2005 Учреждение образования БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ С. А. Касперович ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКОНОМИКИ Практикум для студентов специальностей 1-25 01 07 Экономика и управление предприятием, 1-25 01 08...»

«Министерство образования Республики Беларусь ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ЯНКИ КУПАЛЫ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ ЗАНЯТИЯМ ПО ЦИТОЛОГИИ И ГИСТОЛОГИИ для студентов специальности Н0401— Биология, Н0601 — Экология Гродно 2000 УДК (576.3+576.72)(076) ББК 28.691 М 54 Составитель: доц. С.В.Емельянчик. Рецензенты: д-р биол. наук, проф. Я.Р.Мацюк; доц. А.В.Буяк. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ ЗАНЯТИЯМ ПО ЦИТОЛОГИИ И ГИСТОЛОГИИ /Сост. М 54 С.В.Емельянчик. — Гродно: ГрГУ,...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра уголовного процесса и криминалистики ПРОГРАММА И ПЛАНЫ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ ПО С/К ТАКТИКА ОСМОТРА МЕСТА ПРОИСШЕСТВИЯ для студентов судебной и прокурорско-следственной специализации 5 курса дневного отделения Издательство Самарский университет 2003 Печатается по решению Редакционно-издательского совета Самарского государственного университета Составитель канд. юрид. наук, доц. В.А. Марков Рецензент д-р...»

«Новые книги (математика, дизайн, программирование) Аполлонский, С. М. Дифференциальные уравнения математической физики в электротехнике : для студентов вузов / С. М. Аполлонский. - Санкт-Петербург [и др.] : Питер, 2012. - 352 с. Учебное пособие соответствует требованиям государственных образовательных стандартов ВПО по направлениям подготовки дипломированных специалистов: по специальностям Электроэнергетика, Электромеханика, Электрические и электронные аппараты, Промышленная электроника. Книга...»

«Смольный институт Российской академии образования Ноосферная общественная академия наук Международная академия ноосферы (устойчивого развития) Ноосферная духовно-экологическая ассамблея Мира Ноосферное движение России Европейская академия естественных наук Российская академия естественных наук Центр общественных наук при МГУ имени М.В. Ломоносова Российский государственный социальный университет Волжский гуманитарный институт (филиал) Волгоградского госуниверситета Евразийское агентство по...»

«ДИНАМИКА ЛЕСНЫХ ФИТОЦЕНОЗОВ Методические указания Санкт-Петербург 2008 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ имени С.М. Кирова ДИНАМИКА ЛЕСНЫХ ФИТОЦЕНОЗОВ Методические указания по самостоятельной работе для подготовки магистров по направлению 250100 Лесное дело Санкт-Петербург 2008 2 Рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим советом лесохозяйственного факультета...»






 
2014 www.av.disus.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.