Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Методичка по общей химии

.pdf
Скачиваний:
117
Добавлен:
20.05.2015
Размер:
733.85 Кб
Скачать

ионов в молекуле электролита: NaCl (2), CaCl2 (3), Na3PO4

(4), Al2(SO4)3 (5).

2. Давление насыщенного пара присуще каждой

жидкости. Пар,

находящийся в равновесии с жидкостью, называется насыщенным. При растворении в жидкости нелетучего

вещества давление пара рас-твора понижается по сравнению

с чистым растворителем. Разность между давлениями называется понижением давления пара раство-рителя (p = p0

p). Если это понижение отнести к р0, то оно на-зывается

относительным понижением (

po

- p

=

n

), и

равно моляр-ной

p

 

n + N

 

 

 

 

o

 

 

 

 

доле

растворенного

вещества

(закон

Рауля)

или

n

 

p = p0 n + N

, где n – число молей растворенного

вещества,

N число молей растворителя.

Для реальных растворов в это уравнение необходимо

ввести изо-тонический коэффициент:

po

p

 

 

n

 

 

= i

 

 

.

p

o

n

+ N

 

 

 

 

 

 

 

 

0. Температура кипения

и

кристаллизации

растворов

зависят от давления пара над растворами. Жидкость закипает, когда

давление её пара достигает внешнего атмосферного давления.

Вследствие пони-жения давления пара растворителя над раствором температура кипе-ния раствора всегда выше, чем чистого растворителя. Разность между

42

температурами кипения называется повышением температуры ки-пения (tкип. или Tкип.).

Жидкость кристаллизуется (затвердевает), когда

давление её пара становится равным давлению насыщенного пара соответствующей твёрдой фазы. Давление пара льда

достигается у водного раствора при более низкой температуре, чем у растворителя (воды).

Разность между температурами кристаллизации называют пони-жением температуры кристаллизации (tкрист. или

Tкрист.). Темпера-туру кристаллизации часто называют температурой замерзания.

Понижение температуры кристаллизации, повышение

темпера-туры кипения раствора пропорционально концентрации раство-рённого вещества (следствия из закона Рауля):

tкрист.= K. в(X), tкип.= Е. в(X), где

K и Е коэффициенты пропорциональности, называемые

криоскопи-ческой и эбулиоскопической постоянными,

соответственно.

Если в(X) = 1 моль/кг, то K = tкрист., Е = tкип.. В этом заключён их физический смысл.

K и Е зависят от химической природы растворителя и не зависят от природы растворённого вещества.

Для реальных растворов: tкрист.= i .K. в(X), tкип.= i. Е.

в(X).

С помощью закона Рауля и следствий из него можно

вычислять молекулярные массы растворённых веществ:

M(X) =

 

K m(X)1000

,

M(X) =

 

Е m(X)1000

, где

t

крист.

m(р-рителя)

t

 

m(р-рителя)

 

 

 

 

 

кип.

 

 

массы растворённого вещества и растворителя измерены в граммах.

Задачи с решениями.

0. Вычислите осмотическое давление раствора, содержащего в 1,5 л 135 г глюкозы С6Н12О6 при 00С.

59

изобарно-изотермическим потенциалом)?

19. Каким образом изменение энергии Гиббса (G) указывает на тер-модинамическую возможность или невозможность самопроизвольного протекания процесса? Какое значение G

определяет равновесное состояние системы?

20. При каком соотношении H и T.S: а) система находится в равно-весии; б) химический процесс направлен в сторону экзоили эндо-термической реакции?

21.Чем объясняется возможность эндотермических реакций и поче-му она возрастает с увеличением температуры?

22.Энтальпийным или энтропийным фактором определяется направ-ление химической реакции при очень низких температурах?

23.При каких значениях по знаку H и T.S в системе возможны только экзотермические процессы?

24.Вычислите значение Hреакции превращения глюкозы в организ-ме: а) C6H12O6(к) = 2C2H5OH(ж) + 2СO2(г)

б) C6H12O6(к) + 6O2(г) = 6СО2(г) + 6 Н2О(ж)

Какая из этих реакций поставляет организму больше

энергии?

Hƒ(C6H12O6 (к)) = 1273 кДж/моль, Hƒ(C2H5OH) = 278

кДж/моль

Hƒ(CO2 (г)) = 393 кДж/моль, Hƒ(H2O(ж) ) = 286 кДж/моль

Ответ: а) 69 кДж; б) 2801 кДж.

25. Теплоты сгорания углеводов, белков и жиров в организме чело-века составляют соответственно 4,6; 4,2;

9,3 ккал/г. Среднесуточная потребность в углеводах, белках и жирах для студентов мужчин сос-тавляет 451, 113 и 106

г, для студентов женщин 383, 96 и 90 г. Ка-кова суточная потребность студентов в энергии?

Ответ: 3535 ккал и 3002 ккал.

26. Теплоты образования Н2О (ж) и Н2О (г) равны соответственно 286 и 242 кДж/моль. Определите теплоту испарения воды. Сколько тепло-

58

3.Что называют функцией состояния системы? Перечислите функ-ции состояния.

4.Какую энергию называют внутренней энергией системы

(U)?

5.Какова формулировка I начала термодинамики? Запишите матема-тическое выражение этого закона.

6.При каких условиях изменение внутренней энергии (U)

равно теплоте, получаемой системой из окружающей среды?

7.Какой процесс называют изобарным? На что затрачивается теп-лота, получаемая системой в условиях постоянного давления?

8.К какому изменению внутренней энергии проявляет стремление каждая система? В чём это находит выражение?

9.Каким уравнением определяется энтальпия и её изменение?

10.При каких условиях изменение энтальпии (H) равно теплоте, получаемой системой из окружающей среды?

11.Какой закон является основным законом термохимии? Кто ав-тор? Дайте формулировку.

12.Что называется тепловым эффектом химической реакции?

Какие уравнения называются термохимическими?

13. Что называют теплотой: а) образования; б) сгорания веществ? В каких единицах их выражают?

14. Перечислите следствия, вытекающие из закона Гесса.

Для каких определений они используются в термохимических расчётах?

15.В изолированных системах все самопроизвольные процессы про-текают в сторону увеличения беспорядка. Как изменяется при этом энтропия?

16.Какую тенденцию системы выражает: а) энтальпийный; б)

энтро-пийный фактор?

17. Какая функция состояния системы даёт количественную харак-теристику одновременного влияния энтальпийного и энтропийного факторов? Каким уравнением это выражается?

18.Какую энергию называют энергией Гиббса

(свободной энергией,

 

 

43

 

 

 

 

 

 

 

 

Дано:

 

Решение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V(p-pa) = 1,5 л

 

С(С6Н12О6) =

m(C6H12O6)

135

=

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

M(C

H

O

 

) V(p-pa)

1801,5

m(С6Н12О6) = 135

г

 

0,5 (моль/л);

6 12

 

6

 

 

 

 

Pосм. = ?

 

 

 

 

 

 

 

 

t = 00C, T = t0C +

 

Pосм. = C.R.T = 0,5.8,31.273 =

 

273

 

 

1134,315 (кПа)

 

 

 

 

 

 

 

M(С6Н12О6) = 180 г/моль

 

Ответ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

: 1134,315 кПа.

 

 

 

2. Определите молярную массу вещества, если в 5 л его

раствора со-держится 25

г вещества. Осмотическое давление

этого раствора равно 23

кПа при 200С.

Дано:

 

Решение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V(p-pa) = 5

 

1) С(Х) =

 

Pосм.

=

23

= 0,0945 (моль/л);

 

 

8,31 293

л

 

 

 

R T

 

 

 

 

 

 

 

 

P = 23

кПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t = 200C

 

2) М(Х) =

m(X)

=

25

= 52,9 (г/моль)

 

C(X) V(p-pa)

0,0945 5

M(X) =?

 

 

 

 

 

Ответ: 52,9 г/моль.

 

 

T = t0C +

 

 

 

273

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Сколько (г) глюкозы С6Н12О6 должен содержать 1 л

раствора, что-бы его осмотическое давление было таким же,

как и раствора, содер-жащего в 1 л при той же температуре

34,2 г сахарозы С12Н22О11?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дано:

 

Решение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V(p-pa1) = 1 л

 

1)

по условию Р1 = P2,

 

V(p-pa 2) = 1 л

 

 

следовательно С1 = С2

 

m(С12Н22О11) = 34,2 г

 

2)

С2 =

m2

=

34,2

= 0,1

 

P1 = P2

 

M

 

V

 

 

3421

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(моль/л)

 

 

 

 

 

m(С6Н12О6) = ?

 

 

 

 

 

 

 

M16Н12О6) = 180г/моль

3)

m1 = C1.M1.V1 = 0,1.180.1 = 18

 

M212Н22О11)= 342

 

 

(г).

 

 

 

 

 

 

 

 

г/моль

 

Ответ: 18 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Какова степень

электролитической

 

диссоциации

(α)

 

дихлоруксус-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ной кислоты в 0,01 М растворе, если при 300 K этот раствор создает осмотическое давление 43596,4 Па?

 

 

 

 

 

44

 

 

 

 

Дано:

 

Решение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С(СHCl2COOH)

 

 

 

.

. .

 

Pосм.

 

 

 

 

 

 

1) Росм. = i

 

C(X) R T,

i=

 

=0,01моль/л

 

 

 

 

С(X) R T

 

 

 

i = 0,018,31300 = 1, 75

 

 

Pосм. = 43596,4 Па

 

 

 

 

 

 

 

 

 

43,5964

 

 

 

 

α = ?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) α = ni11 , где n число ионов, на которые распадается

молекула

 

данного электролита: СHCl2COOH

СHCl2COO+ H+

По уравнению n = 2, α = 1,75211 = 0,75 .

Ответ: 0,75 (75%).

 

 

 

 

 

 

 

5.Что произойдёт

с эритроцитами при 310 K в 2%-ном

растворе глю-козы (ρ = 1,006 г/мл)?

Дано:

 

Решение:

 

T = 310 K

 

Росм.

= C(X).R.T =

10 ρ(p-pa) ω%(X)

R T

 

ω(C6H12O6) = 2%

 

 

 

 

 

M(X)

 

 

 

101,006 2

 

 

 

ρ = 1,006 г/

мл

 

1)

Росм. =

8,31310 = 287,951

 

 

Росм. = ?

 

 

180

 

 

 

 

(кПа)

M(C6H12O6) = 180

 

 

2)

Росм.(р-ра глюкозы) <

г/моль

 

 

Росм.(крови), следовательно, в таком

 

 

 

 

 

 

растворе произой-дёт гемолиз.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Вычислите давление пара раствора, содержащего 34,2 г

сахарозы С12Н22О11 в

180 г воды при 300С, если давление

паров воды при этой температуре равно 0,42.105 Па.

Дано:

 

Решение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m(С12Н22О11) = 34,2 г

 

0)

n = ν12Н22О11) = 34,2/342 = 0,1

m(H2O) = 180 г

 

 

моль

 

 

 

 

 

P0

= 4,2.104

Па

 

 

0)

N = ν (H2O) = 180/18 =

10 моль

 

 

P = ?

 

 

 

P n

4,2104 0,1

. 4

 

 

 

 

 

0)

P =

o

 

 

M(С12Н22О11) = 342

 

 

=

 

 

= 4,16 10

N + n

10+0,1

г/моль

 

 

Па

 

 

 

 

 

M(H2O) = 18 г/моль

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: 4,16.104 Па.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

57

 

 

 

 

 

72,9 18,02 = 90,92 (кДж/моль). Ответ: 90,92

кДж/моль.

4. Рассчитайте изменение энергии Гиббса для процесса окисления глюкозы C6H12O6(к) + 6O2(г) = 6СО2(г) + 6Н2О(ж) при температуре 37°, ес-ли Нсгор.(С6Н12О6) = 2801 кДж/моль, а энтропии веществ равны (в Дж/моль.K): S(C6H12O6) = 210, S(O2) = 205, S(CO2) = 213, S (H2O) = 70.

Решение:

1)Sреакции = ΣSƒ(продуктов) − ΣSƒ(исх. в-в) = [6.Sƒ(CO2) + 6.Sƒ(H2O)] [Sƒ(C6H12O6) + 6.Sƒ(O2)] = 6.213 + 6.70 (210 + 6.205) = 58 (Дж/моль.K)

2)G = H T.S = 2801 310.258.103 = 2881(кДж/моль )

3)G << 0, что свидетельствует о самопроизвольном протекании про-цесса окисления глюкозы в организме. H < 0

(экзотермическая реак-ция), S > 0, т.е. и энтальпийный, и

энтропийный факторы способ-ствуют протеканию реакции.

5. При некоторой

температуре Т эндотермическая

реакция

АВ практически

идёт до конца. Определите:

а) знак

Sреакции; б) знак Gреакции В А при температуре Т; в) возможность протекания реак-ции В А при низких

температурах.

 

 

 

 

Решение:

 

АВ, поэтому при H >

 

 

а) G < 0 для

реакции

0 для

этой

реакции, S >

0 , что

следует из соотношения

G =

H

T.S;

 

 

 

 

б) G > 0 для реакции В А, H < 0 и S < 0;

в) реакция В А возможна, при низких температурах T.S

мало и H > T.S (по абсолютной величине), поэтому G < 0.

Вопросы и задачи для самоподготовки.

1.Что называют системой в химической термодинамике?

Какова классификация систем?

2.

Какие условия

состояния системы называются

стандартными?

 

 

 

 

56

Hƒ(NO2)= 7,43 ккал/моль

 

2.7,43 2.21,6 = 28,34

 

Hреакции = ?

 

(ккал);

1ккал = 4,18 кДж

 

2) Hреак.= 28,34 .4,18 =

 

 

 

118,46 (кДж);

 

 

 

Ответ: 118,46 кДж.

 

 

 

 

2. Теплоты сгорания ацетилена и этана равны соответственно

1300 и 1540 кДж/моль. Чему равна теплота гидрирования

ацетилена до этана?

 

 

Дано:

 

 

Решение:

 

 

 

 

Hсгор.(C2H2) =

 

C2H2 + 2H2 = C2H6

1300кДж/моль

 

Hсгор.(H2) = Hобр.(H2O) = 286

Hсгор.(C2H6)=

 

(кДж/моль)

 

1540кДж/моль

 

 

 

Hреакции = ?

 

 

 

Hреакции = [Hсгор.(C2H2) + 2.

Hсгор.(H2)] − ∆Hсгор.(C2H6) =

1300 2.286 + 1540 = 332 (кДж)

 

Ответ: 332 кДж.

 

 

 

3.

Вычислите

теплоту

образования

кристаллогидрата

СaCl2.6H2O из безводной соли (теплоту гидратации) по следующим данным: теплота растворения CaCl2.6H2O равна

+18,02 кДж/моль, теплота растворе-ния CaCl2 равна 72,9

кДж/моль.

Решение: 1) составим треугольник Гесса:

CaCl2.6H2O

Hгидрат.

Hрастворения (CaCl2.6H2O)

CaCl2, H2O

CaCl2

Hрастворения (CaCl2)

0) По треугольнику Гесса:

Hрастворения (CaCl2) = Hгидр. + Hрастворения

(CaCl2.6H2O)

Hгидр. = Нрастворения (CaCl2) − ∆Hрастворения (CaCl2.6H2O) =

45 7. Определите молярную массу вещества, если над раствором,

содер-жащим 21 г вещества в 400 г ацетона, давление пара равно 21854,4 Па. Давление пара ацетона при этой

температуре равно 23939,35 Па.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дано:

 

Решение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m(в-ва) = 21 г

 

0) N = ν((СН3)2СО) = 400/58 = 6,9

m((СН3)2СО) = 400 г

 

 

 

 

(моль)

 

 

 

 

 

 

 

 

P1 = 21854,4 Па

 

2)

 

Po P

=

 

n

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

n+N

 

 

 

P0 = 23939,35 Па

 

 

 

 

 

 

o

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M(в-ва) = ?

 

 

 

23939,3521854,4

=

n

M ((СН3)2СО) = 58

 

 

 

 

23939,35

 

 

 

 

 

n+6,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г/моль

 

2084,95

 

=

 

 

 

n

;

n = 0,658;

 

 

 

 

 

 

 

23939,35

 

 

 

n+6,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3)M(в-ва) = 21/ 0,658 = 32 (г/моль).

Ответ: 32 г/моль.

8. Определите температуру кипения и замерзания раствора,

содержа-щего 1 г нитробензола в 10 г бензола. Е(С6Н6) =

2,570, K(C6H6) = 5,10. Температура кипения чистого бензола равна 80,20С, а замерзания 5,40С.

Дано:

 

Решение:

 

m(C6H5NO2) = 1г

 

1) в(Х) =

m(X)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1000

m(C6H6) = 10 г

 

M(X) m(р-ля)

 

 

 

 

 

 

 

K(C6H6) = 5,10

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в(C6H5NO2) =

 

1000

= 0,813

Е(С6Н6) = 2,570

 

12310

 

(моль/кг)

 

tкип. = 80,20C

 

 

tзам. = 5,4

0C

 

2) tзам.= K. в(X), tкип.= Е. в(X)

 

 

 

 

 

tкип.= 2,57.0,813 = 2,090;

tкип. (p-pa) = ?

tзам. (p-pa) = ?

tзам.= 5,1.0,813 = 4,150

M(C6H5NO2) = 123

3) tкип.= 80,2 + 2,09 = 82,290С

г/моль

 

tзам.= 5,4 4,15 = 1,250С

Ответ: 82,290С; 1,250С.

 

 

 

 

 

 

9.

Определите

молярную

массу растворённого вещества, если

4

г ве-щества

растворены в 110 г этанола С2Н5ОН, а

раствор кипит при

46 78,620С, зная, что Е(С2Н5ОН) = 1,220, температура кипения спирта 78,30С.

Дано:

 

Решение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m(в-ва) = 4 г

0)

tкип.= 78,62 78,3 = 0,320

 

m(C2H5OH) =

110

2)

tкип.= Е. в(X) =

 

 

m(X)

 

г

 

 

 

 

 

 

1000

 

 

 

M(X) m(р-ля)

E(C2H5OH)

=

M(в-ва) =

 

 

E 1000

 

 

1,221000

= 138,64

 

 

 

 

 

 

 

=

 

0

 

t

кип.

m(C

2

H OH)

0,32110

1,22

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

t = 78,30C

 

(г/моль).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M(в-ва) = ?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: 138,64 г/моль.

Вопросы и задачи для самоподготовки.

1.Какие физико-химические свойства называют коллигативными? Перечислите.

2.От чего зависит количественное выражение этих свойств?

3.Какие мембраны называются полупроницаемыми? Приведите при-меры материалов, обладающих свойством избирательной проницае-мости.

4.Какое давление называют осмотическим? В каких приборах оно оп-ределяется?

5.От каких факторов зависит осмотическое давление и каким урав-нением эта зависимость выражается?

6.

В каких случаях растворы электролитов при одной и той

же

тем-пературе имеют одинаковое осмотическое давление?

Как называют та-кие растворы?

7.Какой раствор по отношению к другому называют: а)

гипертони-ческим; б) гипотоническим? В сторону какого из них должен быть направлен осмос?

8. Дайте формулировку и приведите математическое выражение зако-на Рауля.

55

Самопроизвольный переход системы из начального состояния (G1) в конечное (G2) возможен при условии G1 > G2

(G < 0). Если G1 = G2, (G = 0), то система находится в равновесии.

Энергия Гиббса связана с энтальпийным и энтропийным факторами:

G = H T.S (2ое начало термодинамики).

Для вычисления G реакции пользуются первым следствием

из за-кона Гесса:

+ H3.

Gреакции = Σ∆Gƒ(продуктов) − Σ∆Gƒ(исх. в-в)

Обычно расчеты H, S, G производят при стандартных усло-виях: р = 101,3 кПа, Т = 298 К.

Способность веществ к химическому взаимодействию называют химическим сродством, мерой химического сродства служит измене-ние энергии Гиббса. Чем более отрицательна величина G, тем больше реакционная способность веществ.

Анализ соотношения G = Н T.S показывает, что:

1)если H < 0 и S > 0, то G < 0 при любых температурах;

2)если H < 0 и S < 0, то G < 0 при достаточных низких темпе-ратурах, т.е. при |H| > |T.S|;

3)если H > 0 и S > 0, то G < 0 при достаточно высоких темпе-ратурах, т.е. при |T.S| > |H|;

4)если H > 0 и S < 0, то G > 0 при любых температурах.

Задачи с решениями.

1. Энтальпии образования NO и NO2 равны соответственно

21,6 и 7,43 ккал/моль. Вычислите тепловой эффект реакции:

2NO + O2 = 2NO2 в кДж.

 

 

Дано:

 

Решение:

 

Hƒ(NO) = 21,6

 

1) Нреак. = 2.Hƒ(NO2) 2.Hƒ(NO) =

ккал/моль

 

 

 

 

 

54

дии равен: H = H1 + H2 Закон Гесса распространяется не только на химические реакции, но и на все процессы, сопровож-дающиеся тепловыми эффектами:

фазовые превращения, растворение, кристаллизацию,

испарение и т.д.

В соответствии со следствиями из закона Гесса для

реакции обще-го вида:

aA + bB = cC +

dD

 

Hреак.= Σ∆Hƒ(прод.) − Σ∆Hƒ(исх. веществ) = [c.Hƒ(C) + d.Hƒ(D)] [a.Hƒ(A) + b.Hƒ(B)]

Hреак. = Σ∆Hсгор.(исх. веществ) − Σ∆Hсгор. (продуктов) = [a.Hсгор. (A) + b.Hсгор. (B)] .Hсгор. (C) + d.Hсгор. (D)]

Химические реакции протекают как с уменьшением энтальпии (экзотермические реакции, H < 0), так и с

увеличением энтальпии (эндотермические реакции, H > 0).

Направление, в котором самопроизвольно (т.е. без каких-либо внешних воздействий ) протекает химическая

реакция, определяется совместным действием двух факторов:

а) энтальпийным, H < 0

 

 

 

 

б) энтропийным, S > 0 (точнее T.S)

 

 

Для вычисления

изменения энтропии

химической

реакции при-меняют первое следствие из закона Гесса:

Sреакции = Sƒ(продуктов) − ∆Sƒ(исх. в-в).

О знаке изменения энтропии можно судить

по

изменению

объёма системы:

 

 

 

 

 

1) S > 0, если V2

> V1;

т.к.V2

V1

= V , то V >

0.

 

 

 

 

 

2) S < 0, если V2

< V1;

т.к. V2

V1

= V , то V

< 0

 

 

 

 

 

В природе самопроизвольно протекают только те процессы, кото-рые сопровождаются уменьшением энергии Гиббса: G < 0 при p=const, T = const (G = G2 – G1 ).

47

9.Какие два следствия вытекают из закона Рауля?

10.Когда жидкости затвердевают (кристаллизуются),

закипают?

11.Какие константы называют криоскопической,

эбулиоскопической константой? Зависят ли они от природы растворённого вещества и растворителя?

12. Верно ли утверждение, что все одномоляльные водные растворы неэлектролитов а) закипают при 100,520С, б)

кристаллизуются при 1,860С? Ответ мотивируйте.

13.Что называют изотоническим коэффициентом (i)? Каков физи-ческий смысл i? Каковы методы экспериментального определения?

14.Как связаны между собой степень электролитической диссоциа-ции (ионизации) и изотонический коэффициент?

15.Как определяют молекулярные массы растворённых веществ по коллигативным свойствам? Приведите формулы для расчёта.

16.Определите осмотическое давление раствора, в 1 л

которого содер-жится 18,4 г глицерина (С3Н8О3) при 00С.

Ответ: 4,54.105 Па.

17.Вычислите осмотическое давление раствора, в 5 л

которого содер-жится 171 г сахара С12Н22О11 при 250С. Ответ: 2,477.105 Па.

18.400 мл раствора содержит 2 г растворённого вещества при 270С. Осмотическое давление раствора 1,216.105 Па.

Определите молярную массу растворённого вещества. Ответ: 102,5 г/моль.

19.Раствор сахарозы С12Н22О11 при 00С оказывает осмотическое дав-ление 7,1.105 Па. Сколько (г) сахарозы

содержится в 250 мл такого раствора? Ответ: 18 г.

20.Сколько (г) этанола С2Н5ОН надо растворить в 500 мл воды, чтобы осмотическое давление этого раствора при 200С

составляло 4,052.105 Па. Ответ: 3,8 г.

21.Осмотическое давление раствора, объём которого 5 л,

при 270С равно 1,2.105 Па. Какова молярная концентрация этого раствора? Ответ: 0,053 моль/л.

22. Сколько (г) этанола С2Н5ОН должен содержать 1 л

раствора, чтобы

48

его осмотическое давление было таким же, как и раствора,

содер-жащего в 1 л при той же температуре 4,5 г

формальдегида СН2О? Ответ: 6,9 г.

23. 200 мл раствора содержит 1 г растворённого вещества.

При 200С раствор имеет осмотическое давление 4,3.105 Па.

Определите моляр-ную массу растворённого вещества. Ответ:

283

г/моль.

 

 

24.

Определите молярную массу растворённого вещества, если

рас-твор, содержащий в 0,5 л 6 г вещества

при

170С

обладает осмоти-ческим давлением 4,82.105 Па.

Ответ:

62

г/моль.

 

 

25.Вычислите осмотическое давление раствора, в 1 л

которого содер-жится 0,2 моля неэлектролита: а) при 00С; б) при 180С.

Ответ: 4,54.105 Па; 4,84.105 Па.

26. Определите будут ли при одной и той же температуре изотоничес-ким 3%-ные водные растворы сахарозы С12Н22О11 и

глицерина С3Н8О3. Плотности растворов примите равными 1

г/мл.

A B, H1

Ответ: не будут.

27. Осмотическое давление раствора, объём которого 3 л при

100С рав-но 1,2.105 Па. Какова молярность этого раствора?

Ответ: 0,05 моль/л.

28. Рассчитайте осмотическое давление при 310 K 20%-ного водного раствора глюкозы (ρ = 1,08 г/мл), применяемого для внутривенного введения при отёке лёгкого. Каким будет этот раствор по отношению к крови, если учесть, что Росм. крови равно 740 780 кПа?

Ответ: 3091,3 кПа; гипертоническим.

29. Рассчитайте осмотическое давление 0,01 М раствора хлорида ка-лия при 310 K, если изотонический коэффициент равен 1,96. Каким будет этот раствор по отношению к плазме крови?

Ответ: 50,5 кПа; гипотоничен.

30.Вычислите давление пара 30%-ного водного раствора карбамида СО(NН2)2 при 500С. Давление пара воды при этой температуре равно 12,33 кПа. Ответ: 10,93 кПа.

31.Определите давление пара раствора, содержащего

1,212.1023 моле-

53

Q = U + A (I начало термодинамики)

U = Q A;

U2 U1 = Q A,

где Q – теплота, А – работа расширения. При постоянном

давлении А равна р. v =

p. (v2

v1),

где V1 и V2 объём

системы в исходном (начальном, V1)

и

конечном состояниях

(V2). Т а к и м о б р а з о м:

 

 

Qp = (U2 U1) + p.(V2 V1) = (U2 + p.V2) (U1 + p.V1).

Сумму U + p.v называют энтальной и обозначают Н: H = U +

p.V.

Тепловой эффект реакции при изобарном процессе Qp

равен изме-нению энтальпии H:

Qp = H2

– H1 = H

Для изобарного процесса: H = Hкон

− ∆Hисх

Для изохорного процесса

тепловой

эффект реакции Qv

равен изменению внутренней энергии системы: Qv = U2 – U1 =

U.

Для изохорного процесса: U = Uкон Uисх. Термохимические расчеты основаны на законе Гесса и

следствиях из него.

Для реакции А D , H, протекающей через

промежуточные стадии:

B C, H2

C D, H3

по закону Гесса: H = H1 + H2 + H3 или по многоугольнику Гесса (в нашем примере четырехугольнику):

А

H

D

 

H1

H3

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

H2

C

 

 

 

 

 

тепловой

эффект

прямого

превращения

или

через

промежуточные ста-

 

 

 

 

52

ЗАНЯТИЕ 6

Тема: Обобщение знаний по объёмному анализу (1 час)

Контрольная работа по разделам:

«Учение о растворах», «Объёмный анализ» (2часа)

Образец билета контрольной работы

0.До какого объёма надо разбавить 500 мл 20%-ного (по массе) рас-

твора NaCl (ρ=1,152 г/мл), чтобы приготовить 4,5%-ный раствор (ρ=1,029 г/мл)? Ответ: до 2,49 л.

0.Чему равны концентрация ионов водорода и pH раствора муравьи-

ной кислоты (HCOOH), если α = 0,03, Ka = 1,8 . 104 ?

Ответ: 6. 103 моль/л, 2,22.

0. При растворении 13,0 г неэлектролита в 400 г

диэтилового эфира

температура кипения повысилась на 0,453 K. Определите молеку-лярную массу растворенного вещества. Е(эфира) = 2,02. Ответ: 145.

0.Определите титр и нормальную концентрацию раствора перманга-

ната калия, если на титрование навески оксалата натрия,

равной 0,0165 г, затрачено 20 мл раствора KMnO4.

Ответ: 0,000367 г/мл, 0,0116 моль/л.

ЗАНЯТИЕ 7

Тема: «Элементы химической термодинамики и биоэнергетики.

Термохимия».

Тепловые эффекты химических реакций связаны с изменением внутренней энергии системы при переходе от исходных веществ (U1) к продуктам реакции (U2): U = U2

U1. Изменение внутренней энер-гии не зависит от пути перехода, а зависит от начального и конечного состояний системы, определяемых давлением (р), объёмом (V) и

температурой (Т):

49

кул вещества в 500 г воды при 1000С, если давление пара воды при этой температуре равно 101,3 кПа. Ответ: 100,58

кПа.

32. Давление пара раствора, содержащего 20 г растворённого ве-щества в 180 г воды равно 3,64 кПа. Определите молярную массу рас-творённого вещества, если давление пара воды при этой температуре равно 3,78 кПа. Ответ: 52 г/моль.

33. Понижение давления пара над раствором, содержащим 5,4

г ве-щества в 180 г воды, при 800С и над чистым растворителем при той же температуре равно 144 Па.

Определите молярную массу раство-рённого вещества. Ответ: 180 г/моль.

34.Давление пара воды при 300С составляет 4245,2 Па.

Сколько (г) сахарозы С12Н22О11 следует растворить в 800 г

воды, для получения раствора, давление пара которого на

33,3 Па меньше давления пара воды? Вычислите процентную концентрацию сахарозы в растворе. Ответ: 119,8 г; 13%.

35.Давление пара воды при 500С равно 12334 Па. Вычислите давле-ние пара раствора, содержащего 50 г этиленгликоля С2Н4(ОН)2 в 900 г воды. Ответ: 12140 Па.

36.Давление пара водного раствора неэлектролита при 800С

равно 33310 Па. Сколько (моль) воды приходится на 1 моль растворённого вещества в этом растворе? Давление пара воды при этой температуре равно 47375 Па. Ответ: 2,4 моль.

37.Рассчитайте молярную массу неэлектролита, если при

200С давле-ние пара над 63%-ным водным раствором этого