Контрольные вопросы

1 Сформулируйте закон действия масс.

2 Что называется скоростью химических реакций?

3 Что называется химическим равновесием системы?

4. Сформулируйте закон Вант-Гоффа.

5. Напишите выражение для скорости следующей реакции

Как изменится скорость данной реакции, если объем газовой смеси изотермически уменьшить в 2 раза?

6. При помощи каких изменений концентраций реагирующих веществ можно сместить равновесие в сторону прямой реакции

7 Сформулируйте принцип Ле-Шателье

2 Теория растворов

Растворами называются гомогенные системы переменного состава, состоящие из двух или более компонентов, которые равномерно распределены друг в друге. Размеры частиц в растворах составляют приблизительно 10^-8см. В зависимости от агрегатного состояния растворы могут быть твердыми, жидкими или газообразными.

В каждом растворе должно быть не менее двух компонентов, один из которых называется растворителем, а другие – растворенными веществами. Растворитель – это компонент раствора, находящийся в том же агрегатном состоянии, что и раствор. Например, при растворении газообразного диоксида серы в воде образуется жидкий раствор. В этом случае вода – растворитель, диоксид серы – растворенное вещество. При образовании растворов веществами, находящимися в одинаковых агрегатных состояниях, растворителем может считаться любой компонент, например тот, которого в системе больше.

В соответствии с химической теорией растворов, разработанной Д.И.Менделеевым, растворение – это сложный физико-химический процесс, приводящий к образованию химических соединений (сольватов) между растворителем и растворенными веществами.

Основной количественной характеристикой растворов является концентрация, которая отражает содержание растворенных веществ в единице массы, объема раствора или растворителя. Наиболее часто употребляют следующие способы выражения концентрации: массовая доля (процентная концентрация), молярная концентрация, молярная концентрация эквивалента, моляльность, титр.

Массовая доля растворенного вещества – это отношение массы данного компонента к массе раствора (формулы 7,8)

, (7)

, (8)

где w(X) – массовая доля растворенного вещества Х;m(X) – масса компонента Х, г;m– масса раствора, г. Массовая доля – безразмерная величина. Она выражается в процентах или долях.

Молярная концентрация – это отношение количества растворенного вещества к объему раствора (формула 9)

, (9)

где с(Х) – молярная концентрация вещества Х; n(X)- количество вещества Х, моль;V– объем раствора, м³или л. Единица СИ молярной концентрации – моль/м³, но наиболее часто используется единица моль/л.

Для обозначения единицы молярной концентрации раствора обычно используется буква М, например: 1 М – одномолярный раствор (с=1 моль/л).

Моляльная концентрация – это отношение количества растворенного вещества к массе растворителя.

Способность вещества образовывать раствор называется растворимостью. Раствор, в котором может быть растворено еще некоторое количество растворенного вещества при данной температуре, является ненасыщенным. При достижении предела растворимости образуется насыщенный раствор, в котором растворенное вещество находится в динамическом равновесии с избытком этого же вещества.

Количественной характеристикой растворимости является молярная концентрация насыщенного раствора данного вещества или массовая доля растворенного вещества в насыщенном растворе.

Согласно теории растворов молекулы этих систем можно рассматривать как частицы идеальных систем, поэтому физические свойства растворов зависят лишь от концентрации растворенного вещества. Согласно закону Рауля понижение давления паров растворителя над раствором определяется мольной долей растворенного вещества по формуле 10

, (10)

где - мольная доля растворенного вещества;- уменьшение давления паров чистого растворителя соответственно над чистым растворителем и раствором.

Из этого соотношения получаются законы повышения температуры кипения растворов и понижения температуры замерзания растворов (формула 11)

, (11)

где - соответствующая криоскопическая или эбулиоскопическая константа;- моляльность раствора.

Отсюда легко определяется молекулярная масса растворенного вещества, если известно изменение (формула 12)

, (12)

где - масса растворителя в килограммах;- масса растворенного вещества в граммах.

Лабораторная работа 2. Концентрация растворов

Цель работы. Освоить методы приготовления растворов заданной процентной концентрации из навески и из более концентрированного раствора.

Экспериментальная часть.

Опыт 1. Приготовление раствора заданной концентрации из навески. Этот способ применяется главным образом для приготовления растворов солей.

Получите у преподавателя задание на приготовление раствора определенной концентрации и объема.

Рассчитайте необходимое количество вещества для приготовления раствора заданной концентрации.

Взвесьте на технохимических весах с точностью до 0,01 г часовое стекло. Затем поместите на него сухую соль в количестве, примерно равном расчетному. Взвесьте часовое стекло с солью также с точностью до 0,01 г и подсчитайте массу соли.

Рассчитайте, исходя из массы соли, необходимое количество воды и отмерьте его мерным цилиндром.

Возьмите плоскодонную колбу и через воронку осторожно перенесите в нее навеску соли. Часовое стекло над воронкой обмойте небольшим количеством воды, отмеренной для растворения. Остальную отмеренную воду вылейте небольшими порциями так, чтобы всю соль с воронки смыть в колбу. Закройте колбу пробкой, встряхните ее несколько раз до полного растворения соли.

Измерьте плотность полученного раствора с помощью ареометра и проверьте правильность приготовления раствора, сравнив результаты измерения с табличными данными. Колбу с раствором сдайте лаборанту.

Опыт 2. Приготовление раствора заданной концентрации из более концентрированного раствора. Этот способ применяется главным образом для приготовления растворов кислот или аммиака.

Получите задание у преподавателя.

Измерьте ареометром плотность имеющегося в лаборатории концентрированного раствора заданного вещества.

Для этого налейте (под тягой) концентрированный раствор в цилиндр и опустите в него ареометр, следя затем, чтобы ареометр не касался стенок цилиндра, как показано на рисунке 1.

Запишите показания ареометра и найдите концентрацию раствора, используя табличные данные.

Если измеренное значение плотности окажется между двумя значениями в таблице, то значение процентной концентрации находят методом интерполяции по формуле 13.

, (13)

где с – процентная концентрация исследуемого раствора; d– плотность этого раствора;- ближайшее значение плотности с недостатком в таблице;- ближайшее значение плотности с избытком в таблице;- процентная концентрация раствора, соответствующая плотности;- процентная концентрация раствора, соответствующая плотности.

Используя табличные данные, найдите плотность раствора заданной концентрации и рассчитайте по формуле 14.

, (14)

как будут относиться друг к другу - объем концентрированного и- объем разбавленного раствора. Определите объемы концентрированного раствора и воды для приготовления раствора заданной концентрации.

Отмерьте маленьким цилиндром (под тягой) подсчитанный объем концентрированного раствора. Большим цилиндром или мензуркой отмерьте необходимый объем воды.

Воду перелейте в плоскодонную колбу, затем в нее же вылейте небольшими порциями концентрированный раствор, перемешивая его встряхиванием. Ополосните цилиндр полученным раствором. Закройте колбу пробкой и перемешайте содержимое. Если раствор нагрелся, охладите его до комнатной температуры.

Измерьте ареометром плотность приготовленного раствора и определите его концентрацию, используя табличные данные, рассчитайте процент ошибки.

Колбу с раствором сдайте лаборанту.