Rabochaya_tetrad_Lech_Kinetika__versia_25_09_12..

Министерство здравоохранения и социального развития Российской Федерации
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
ПЕРВЫЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ имени И.М. СЕЧЕНОВА





ОБУЧАЮЩАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ ТЕТРАДЬ
ПО КУРСУ ОБЩЕЙ ХИМИИ




СТУДЕНТА_____________________ ГРУППЫ

__________________________ФАКУЛЬТЕТА

__________________________ОТДЕЛЕНИЯ

ФАМИЛИЯ _____________________________

ИМЯ ___________________________________

ОТЧЕСТВО _____________________________

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ______________________




20___ - 20____ учебный год

Москва

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА РАБОТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ
И ТЕХНИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

Правила поведения в химической лаборатории и технику безопасности:

к эксперименту приступают только после ознакомления со всеми его этапами;
на лабораторном столе должны находиться только необходимые для эксперимента приборы, оборудование лабораторный журнал;
в лаборатории работают только в халате;
нельзя брать руками вещества и пробовать их на вкус;
опыты с ядовитыми и летучими веществами, концентрированными растворами кислот и щелочей проводят под тягой;
при приливании реактивов нельзя наклоняться над отверстием сосуда во избежание попадания брызг на лицо и одежду;
нельзя работать с легковоспламеняющимися жидкостями вблизи включенных электрических и нагревательных приборов;
нельзя выливать в раковину остатки кислот, щелочей и огнеопасных веществ их следует сливать в специально предназначенные для этого склянки;
для засасывания кислот и щелочей в пипетку пользуются резиновыми грушами;
разбавляя концентрированные кислоты, осторожно вливают кислоту в воду, а не наоборот.

При несоблюдении правил техники безопасности в лаборатории, бывают несчастные случаи, требующие первой неотложной помощи, для ее оказания в лаборатории должна быть аптечка. Основные правила скорой помощи следующие:
при термическом ожоге кожу обрабатывают спиртом или свежеприготовленным раствором перманганата калия, а затем смазывают мазью от ожогов или присыпают танином;
при химических ожогах глаз обильно промывают глаза водой, используя глазную ванночку, после этого следует обратиться к врачу;
при ожогах кислотой необходимо омыть реактив большим количеством воды, затем обработать кожу растворам соды;
при ожогах щелочью необходимо смыть реактив большим количеством воды, затем промыть участок кожи разбавленной уксусной кислотой, а затем снова водой.


Прежде чем приступить к эксперименту, студенты должны изучить соответствующий раздел учебника, лекций, а также ознакомиться с описанием работы и ответить на вопросы для самоподготовки.





С правилами поведения в химической лаборатории и техникой безопасности ознакомилась(ся)

Фамилия _____________________ Имя_________________ Отчество _______________________


Дата: Подпись:
_____._____20____ ____________________
Занятие 1. Дата ____.____. 20___

Тема : Способы выражения состава растворов. Приготовление растворов.

Теоретический материал к занятию:

Эквивалент – это реальная или условная частица вещества Х, которая в данной кислотно-основной реакции эквивалентна одному иону водорода или в данной окислительно-восстановительной реакции одному электрону.


Массовая доля растворенного вещества
Х – растворенное вещество



Молярная концентрация, 13 QUOTE 1415



Молярная концентрация эквивалента



Фактор эквивалентности, 13 QUOTE 1415



Молярная масса эквивалента,



Плотность раствор,



Моляльная концентрация,


Формулы перехода от одних способов выражения состава раствора к другим

Обозначение
( (Х)
с(Х)
сm(X)


Массовая доля
( (Х)


(

с(Х) М(Х)
1000 (

____с(Х) М(Х)______
1000 + с(Х) М(Х)


Молярная концентрация
с(Х), моль/л


((Х) ( 1000
М(Х)


с

сm(X) ( 1000
1000 + сm(Х)М(Х)


Моляльная концентрация
сm(X), моль/л


1000 ((Х)__
(1 - ((Х)) М(Х)

___1000 с(Х)__
1000( ( с(Х)М(Х)

сm



Задача.

Какой объем соляной кислоты (
·=1,070 г/мл) и воды необходим для приготовления раствора HCl объемом 200 мл и молярной концентрацией 0,1 моль/л для кислотно-основного титрования натрия тетрабората.

Дано
Решение

V (р-р) =200 мл = 0,2 л
С (HCl) = 0,1 моль/л

· (р-р) = 1,07 г/мл
М (HCl) = 36,5 г/моль
_____________________
m ( р-р HCl) и V (H2O) = ?

Объем исходного раствора соляной кислоты можно рассчитать по формуле


(m (р-р HCl) – неизвестна)


2. Массу исходного раствора HCl можно рассчитать по формуле :

m (p-p HCl) = m (HCl) / V (HCl) (m (HCl) и V (HCl) – неизвестны)

3. Массовую долю
· можно найти в справочнике, зная плотность
· исходного раствора HCl. Массу HCl можно рассчитать зная молярную массу вещества и количество вещества

m (HCl) = M (HCl) · n (HCl) (n (HCl) – неизвестно)

4. Количество вещества HCl можно рассчитать зная объем раствора и его концентрацию
n (HCl) = V (p-p) · C(HCl) (обе величины даны в условии задачи)

4.1 n (HCl) = 0,2 л · 0,1 моль/л = 0,02 моль

4.2 m (HCl) = 36,5 г/моль · 0,02 моль = 0,73 г

4.3
· (%) = 14% или
· (в долях) = 0,14 (по таблице №14)

4.4 m (p-p HCl) = 0,73 г / 0,14 = 5,2 г

4.5 V (р-р HCl) = 5,2 г / 1,07 г/мл = 5мл

4.6 V(H2О) = 200 мл - 5 мл = 195 мл
Тема: Способы выражения состава растворов. Приготовление растворов
Решение задач
1. Можно ли использовать для инъекций раствор хлорида натрия, с концентрацией 0,154 моль/л (плотность раствора 1,001 г/л.)?
________
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·. Рассчитайте молярную концентрацию раствора пероксида водорода с массовой долей вещества равной 3% (плотность раствора пероксида водорода 1,0058 г/л,.).
_______________________________________________________________________________________________________
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·3. Вычислите, какую массу раствора соли с массовой долей 10% следует взять для приготовления 100 г раствора той же соли с массовой долей, равной 6%.
_________________________________________________________________________________________________________
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
· Смешали по 100 мл растворов KI и КВr с концентрациями 0,1 моль/л. Какова стала концентрация ионов калия и йодид-ионов?
________________________________________________________________________________________________________________________________________
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задания для самостоятельной работы из «Сборника задач и упражнений по общей химии».
1.22; 1.26; 1.29; 1.34; 1.37; 1.41; 1.46


ХИМИЧЕСКАЯ ПОСУДА





Мерная колба
Коническая колба
Пробирки





Бюретка
Химический стакан
Пипетка Мора





Мерные цилиндры
Воронка
Капельница





Чашка Петри
Предметные стекла
Стеклянные палочки





Штатив
Горелка
Штатив Бунзена



Занятие 2. Дата ____.____. 20___

Тема: Количественный анализ.

Теоретический материал к занятию:

Титриметрический анализ – измерение объёма титранта, затраченного на реакцию с анализируемым веществом.
Титрант – раствор с точно известной концентрацией.
Титрование – постепенное добавление титранта к анализируемому веществу до достижения точки эквивалентности.
Точка эквивалентности (т.э.) – момент завершения реакции между титрантом и анализируемым веществом.
Аликвотная проба – точно измеренный объём анализируемого вещества.
Ацидиметрия – титрантом является кислота.
Алкалиметрия – титрантом является основание.
Первичный стандарт – раствор вещества, который готовят по точной массе.
Стандартизация титранта – установление точной концентрации титранта.
Закон эквивалентов: с(1/z X)
· V (X) = с(1/z T)
· V (T)

Задача 1
Рассчитайте объём 20%-ого раствора KOH (
· = 1,3 г/мл), необходимый для приготовления 1,5 л раствора с концентрацией С (KOH) = 0,1 моль/л.
Дано:

·(KOH) = 20%
C(KOH) = 0,1 моль/л
V(KOH) = 1,5 л

· = 1,3 г/мл
Эталон решения:
Для нахождения объёма раствора KOH с
· = 20% необходимо знать массу раствора и его плотность
V(р-р) = 13 EMBED Equation.DSMT4 1415

V(KOH, 20% р-р) = ?


· дано в условии задачи, массу раствора следует определить.

Массу раствора щёлочи с
· = 20% можно рассчитать зная массу KOH, содержащуюся в этом растворе:

· = 13 EMBED Equation.DSMT4 1415
m (р-р) = 13 EMBED Equation.DSMT4 1415
· % дано в условии задачи, массу KOH следует определить.
3. Массу KOH можно определить, зная молярную массу KOH и количество вещества KOH.
m(KOH) = M(KOH)
·
·(KOH) M(KOH) = 56г/моль.
4. Количество вещества KOH можно определить, зная объём раствора и молярную концентрацию KOH в нём.

·(KOH) = V(р-р)
· C(KOH)
Объём раствора и C(KOH) даны в условии задачи.
Находим количество вещества KOH:
n(KOH) = 1,5 л
· 0,1 моль/л = 0,15 моль
Находим массу щёлочи:
m(KOH) = 0,15 моль
· 40 г/моль = 6 г
Находим массу исходного раствора, содержащего 6 г KOH:
m(р-р) = 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 = 30 г
Находим объём исходного раствора
V(р-р) = 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 = 23 мл
Ответ: Для приготовления требуемого раствора необходимо взять 23 мл исходного раствора. Остальное – вода до объёма 1,5 л.

Задача 2
Раствор гидроксида натрия неизвестной концентрации разбавлен в мерной колбе на 250 мл водой. На титрование 20 мл полученного раствора по реакции:
2NaOH + 2H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O
расходуется 24 мл рабочего раствора серной кислоты с C(1/2H2SO4) = 0,08 моль/л.
Определить массу NaOH, содержащуюся в испытуемом растворе.
Дано:
V1(NaOH) = 200 мл = 0,20 л.
V2(NaOH) = 20 мл
V(H2SO4) = 22 мл
С(1/2H2SO4) = 0,055 моль/л
Эталон решения:
1. По закону эквивалентов находим молярную концентрацию эквивалента NaOH.
С(NaOH)
·V(NaOH) = C(1/2H2SO4)
·V(H2SO4)
C(NaOH)= 13 EMBED Equation.DSMT4 1415= 0,605 моль/л.

m (NaOH) = ?



2. Находим массу NaOH во всём объёме:
m(NaOH) = C(NaOH)
·V1(NaOH)
·M(NaOH)
m(NaOH) = 0,605 моль/л
·0,20 л
·40 г/моль = 4,84 г

Ответ: В растворе содержится 4,84 г NaOH.
Домашнее задание:

1. Приведите пример вещества (X), количественное содержание которого в водном растворе можно определить прямым алкалиметрическим титрованием. Напишите уравнение реакции и выражение закона эквивалентов. Вычислите массу вещества (X), если на титрование затрачено 20,0 мл раствора титранта (какого?), с(Т) = 0,1 моль/л.
__________________________________________________________________________________________________________________________________________
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·_________________________________________________________________

2. Приведите пример вещества (X), количественное содержание которого в растворе можно определить прямым ацидиметрическим титрованием. Напишите уравнение реакции и выражение закона эквивалентов для этой реакции. Вычислите молярную концентрацию вещества (X), если на титрование раствора вещества (X) объемом 15,0 мл было затрачено 12,0 мл титранта (какого?), с (Т) = 0,07 моль/л.
___________________________________________________________________
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·________________________________________________________________________________________________________________________________________
3. Приведите пример вещества (X), количественное содержание которого в растворе можно определить прямым перманганатометрическим титрованием. Напишите уравнение реакции и выражение закона эквивалентов для этой реакции. Вычислите молярную концентрацию вещества (X) если на титрование 5,00мл исследуемого раствора затрачено 12,00 мл раствора титранта (какого?), с(1/z T) = 0,01 моль/л.
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·4. Приведите пример вещества (X), количественное содержание которого можно определить обратным перманганатометрическим титрованием. Напишите уравнение реакции и выражение закона эквивалентов. Вычислите молярную концентрацию вещества (X), если к аликвотной доле вещества (X) объемом 10,00 мл добавили раствор сульфата железа (II) объемом 20,00 мл с молярной концентрацией 0,05 моль/л, а на титрование было затрачено 10,00 мл титранта (какого?), с (1/z T) = 0,05 моль/л.
___________________________________________
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Вычислите объем раствора азотной кислоты с концентрацией 0,065 моль/л, необходимый для титрования раствора, содержащего 0,1 г гидроксида калия.
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·_
6. Раствор муравьиной кислоты массой 2,32 г разбавлен водой до 100 мл. На титрование 10 мл разбавленного раствора затрачено 7,2 мл раствора гидроксида калия с концентрацией 0,15 моль/л. Рассчитайте массовую долю муравьиной кислоты в исходном растворе.
_
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Задания для самостоятельной работы из «Сборника задач и упражнений по общей химии».
1.70; 1.75; 1.78
Лабораторная работа.

Определение массы гидроксида натрия в растворе.

Цель: освоить навыки выполнения титриметрического анализа.

Задание: определить массу гидроксида натрия в контрольном растворе.

Оборудование: бюретка вместимостью 25 мл, мерная пипетка вместимостью 5 мл, мерная колба вместимостью 100 мл, конические колбы вместимостью 50 мл и 250 мл, воронка.

Реактивы: рабочий раствор азотной кислоты, контрольный раствор гидроксида натрия, раствор индикаторов метилового оранжевого (фенолфталеина), дистиллированная вода.

Сущность метода:
В основе определения лежит закон эквивалентов:
n (1/z NaOH) = n (1/z HNO3)
с(1/z HNO3)
· V (HNO3) = с(1/z NaOH)
· V (NaOH)
z (NaOH) = _______
z (HNO3) = _______
Ацидиметрическое определение концентрации гидроксида натрия по реакции:
NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O
Масса вещества в растворе рассчитывается по формуле:
m(NaOH) = С(HNO3)
· V(HNO3)
· M(NaOH)
· 13 QUOTE 1415
Выполнение эксперимента:
Титрование проводится с целью определения содержания щелочи в растворе с помощью предварительно стандартизированного раствора кислоты.
Получают у преподавателя пробирку с контрольным раствором щелочи, записывают номер задачи (пробирки), №_____ .

В лабораторный журнал вносят исходные данные и подготавливают страницу для записи результатов титрования:
Концентрация титранта с(HNO3) = _____моль/л.
Объем анализируемого раствора после разбавления, V(NaOH ) = _____мл.
Аликвотная доля анализируемого раствора NaOH, V(аликвотной доли) = _____ мл.
Масса истинная _____ г.
Ход работы:
1. Бюретку заполняют стандартизированным раствором HNO3.
2. Контрольный раствор количественно переносят из пробирки в мерную колбу;
3. Пробирку (в которой был контрольный раствор) дважды ополаскивают дистиллированной водой, которую также переливают в эту колбу.
4. Объем раствора в мерной колбе (с помощью воронки) доводят до метки дистиллированной водой.
5. Последнюю порцию воды добавляют по каплям из глазной пипетки, чтобы не допустить превышения объема.
6. Раствор в мерной колбе перемешивают и переливают в сухую коническую колбу вместимостью 250 мл.
7. Из конической колбы берут аликвотные доли по ____ мл в 3 колбы для титрования с помощью пипетки Мора.
8. В каждую колбу добавляют ____ капли индикатора.
9. Титруют растворы в колбах по очереди до перехода желтой окраски в оранжевую (в присутствии метилового оранжевого), до появления малиновой окраски (в присутствии фенолфталеина).
Перед каждым следующим титрованием доливают титрант в бюретку до нулевой отметки.

Если сходимость результатов не находится в пределах 0,2 мл, то проводят дополнительные титрования.

Экспериментальные данные:

№ п/п
Объем аликвотной доли анализируемого раствора, Vмл
Индикатор
Объём титранта, мл
Средний объём титранта, мл







1





2





3





4





5






После получения сходящихся результатов титрования, кислоту из бюретки сливают и заполняют бюретку дистиллированной водой.

Расчёты:

_______________________________________
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·__________________________________________________________Абсолютная ошибка:
·m = |mист- mизм| =

Относительная ошибка:
· = (
·m/mист)·100% =

Вывод (указывают полученный результат, метод исследования, используемые индикатор. Вычисляют относительное отклонение от массы гидроксида натрия, указанной преподавателем) :
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Занятие 3. Дата ____.____. 20___

Тема: Принципы качественного анализа.

Теоретический материал к занятию:

Основной задачей качественного анализа является обнаружение отдельных элементов или ионов, входящих в состав веществ. Реакции в качественном анализе называют аналитическими. Вещества, реагирующие с определяемыми ионами, называются аналитическим эффектом: появлением окраски; выделением газа; образованием осадка.

По технике проведения реакции разделяют на:
- осадочные реакции;
- микрокристаллоскопические реакции;
- цветные реакции в пробирках;
- реакции, проводимые на бумаге;
- реакции окрашивания пламени;
- реакции с выделением газообразных веществ.

Групповыми реакциями называют реакции на определенные группы катионов и анионов.

Специфической реакцией на ион является такая реакция, которая позволяет обнаруживать его в условиях опыта с другими ионами.


Лабораторная работа.

Качественные и групповые реакции ионов.

Цель: освоить технику проведения качественных и групповых реакции на ионы биогенных элементов и элементов-токсикантов.

Оборудование: штатив с пробирками, стеклянные палочки, фильтровальная бумага, предметные стекла, микроскоп, нихромовая проволока, универсальный индикатор.

Опыт 1. Использование осадочных реакций для обнаружения ионов щелочно-земельных металлов.

Обнаружение иона Ва2+ :

В пробирку помещают 3-4 капли раствора хлорида бария, добавляют 23 капли раствора ацетата натрия, по каплям добавляют раствор дихромата калия (K2Cr2O7).

Уравнение
реакции:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Наблюдения:
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Вывод:
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Опыт 2. Использование микрокристаллоскопических реакций для обнаружения ионов s-элементов.

На предметное стекло наносят 1 каплю раствора соли, содержащей испытуемый ион. Стекло осторожно прогревают в пламени газовой горелки, выпаривая досуха раствор. К сухому остатку соли после охлаждения стекла на воздухе добавляют 1 каплю раствора реактива. Образующиеся кристаллы рассматривают под микроскопом.

Обнаружение иона Сa2+ :

Для обнаружения иона Сa2+ используют H2SO4 (с = 2 моль/л) (форма кристаллов сульфата кальция зависит от концентраций ионов Са2+).

Уравнение
реакции:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Наблюдения:




Вывод:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________




Опыт 3 Использование окрашивания пламени для обнаружения ионов s-элементов.

Обнаружение ионов Li+, K+, Na+, Ca2+, Sr2+, Ba2+ :

Кончик нихромовой проволочки погружают в пробирку с соляной кислотой, после чего прокаливают его в несветящейся части пламени горелки до исчезновения окраски пламени. Охлажденную проволочку смачивают исследуемым раствором или же захватывают ею несколько
мелких кристаллов исследуемой соли, после чего вносят в верхнюю часть пламени горелки. Наблюдают окраску пламени. При проведении опыта с солью калия окраску пламени наблюдают
через сине-зеленый светофильтр, поглощающий желтые лучи (соли натрия, почти всегда присутствующие в виде примеси, маскируют окрашивание пламени).
Наблюдения записывают в таблицу по форме:

Исследуемый катион
Окраска пламени

Li+


K+


Na+


Ca2+


Sr2+


Ba2+




МОДУЛЬ №02.
Энтальпия (Н) – функция состояния, изменение которой равно теплоте изобарного процесса:
(H = Qp = (U + p(V
Изменение энтальпии в ходе реакции обозначают (rH.
Реакции, сопровождающиеся выделением теплоты ((rH < 0), называются экзотермическими, а поглощением теплоты ((rH > 0) – эндотермическими.
Стандартная энтальпия реакции рассчитывается по уравнениям, являющимся следствием закона Гесса:
(rHo = ((j(fHoj - ((i(fHoi
(rHo = ((i(cHoi - ((j(cHoj
где ( - стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции,
i - реагенты (исходные вещества);
j -продукты.
_____________________________________________________________________________________________

Энтропия – функция состояния, изменение которой в обратимом изотермическом процессе равно приведенной теплоте процесса: (Sобр = Qобр/T
Для необратимого процесса (Sнеобр > Qнеобр/T.
Объединенное выражение (S ( Q/T является математическим выражением второго начала термодинамики.

Стандартная энтропия реакции (rSo рассчитывается по уравнению, также являющимся следствием закона Гесса:
(rSo = ((jSoj - ((iSoi
_____________________________________________________________________________________________

Энергия Гиббса – функция состояния, изменение которой в обратимом изобарно-изотермическом процессе равно максимально полезной работе (работе за вычетом работы расширения-сжатия):
(G = -Wmax(
Энергия Гиббса может быть определена через уже введенные функции состояния:
(G = (H - T(S
Выражение представляет собой объединенное математическое выражение первого и второго начал термодинамики. Энергия Гиббса имеет размерность и единицы измерения, аналогичные внутренней энергии и энтальпии. Расчет стандартной энергии Гиббса реакции (rGo проводится также по уравнению, вытекающему из закона Гесса:
(rGo = ((j(fGoj - ((i(fGoi
Определение стандартной энергии Гиббса образования вещества (fGo аналогично по форме для стандартной энтальпии образования (fHo.
Критерием направления самопроизвольного протекания необратимого процесса являются неравенства:
(S > 0 (для изолированных систем) и (G < 0 (для закрытых систем)
Для расчета изменения энергии Гиббса в условиях, отличающихся от стандартных, используют уравнение изотермы химической реакции (изотермы Вант-Гоффа). Для реакции в общем виде
aА + bB ( dD + eE
cd(D)ce(E)
(rG = (rGo + RT ln ((((
ca(A)cb(B)
где R – универсальная газовая постоянная, R = 8,31 Дж/(моль(К);
Т – абсолютная температура,
с - концентрации веществ в любой момент времени

Для расчета константы равновесия (безразмерная величина) нужно знать равновесные концентрации с или (rGo :
~ ~
c d(D)c e(E)
K = ((((
~ ~
c a(A) cb(B)
lnK = - (rGo/RT
Условимся обозначать в дальнейшем отношение концентраций продуктов и реагентов (в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам) для системы, не находящейся в состоянии равновесия, через (с. Уравнение изотермы химической реакции в этом случае будет выглядеть следующим образом:
(rG = -RTlnK + RTln (c
При (c ( K в системе может развиваться процесс до установления состояния равновесия, характеризующегося равенством (c = K
При (c < K для достижения состояния равновесия должны увеличиваться концентрации продуктов и уменьшаться концентрации исходных веществ; это возможно за счет протекания прямой реакции:
aА + bB ( dD + eE
При (c > K для достижения состояния равновесия концентрации продуктов, наоборот, должны снижаться, а концентрации исходных веществ увеличиваться; это возможно за счет протекания обратной реакции:
aА + bB ( dD + eE
При значениях (rGo, находящихся в диапазоне от –30 кДж/моль до 30 кДж/моль, при изменении концентрации возможно изменение знака (rG с минуса на плюс или наоборот. Такие реакции являются обратимыми. Им соответствуют значения констант равновесия, находящиеся в диапазоне от 10-5 до 105. Значения констант, выходящие за пределы этого диапазона, соответствуют практически необратимым реакциям.
Влияние изменения температуры на величину константы равновесия описывает уравнение изобары химической реакции:
K2 (rH° 1 1
ln (( = (( ( ( - ( )
K1 R T1 T2
_____________________________________________________________________________________________

Перед решением задач рекомендуется уяснить следующие основные понятия темы:
термодинамическая система;
термодинамические процессы (изобарные, изотермические и изохорные; обратимые и необратимые; самопроизвольные и вынужденные; экзо- и эндотермические);
стандартное состояние;
важнейшие функции состояния (энтальпия, энтропия, энергия Гиббса) и взаимосвязь между ними;
стандартная энтальпия реакции;
стандартная энтальпия образования и стандартная энтальпия сгорания веществ;
объединенное уравнение I и II начал термодинамики, энтальпийный и энтропийный факторы;
химическое равновесие и константа равновесия;
уравнения изотермы и изобары реакции.
_____________________________________________________________________________________________

Обратить внимание на то, что
1) в настоящее время термохимический способ написания реакций заменяется термодинамическим, в котором справа в уравнении реакции записывается тепловой эффект в системе.
2) при определении теплоты реакции учитывается агрегатное состояние и количества реагирующих веществ и продуктов реакции;
3) при расчете стандартной энергии Гиббса по уравнению: (G(= (Н( - Т(S( единицы измерения величины13EMBED Equation.2 1415Н( и произведения Т13EMBED Equation.2 1415S( должны совпадать (табулированное значение13EMBED Equation.2 1415Н( имеет единицы измерения кДж/моль, 13EMBED Equation.2 1415S( - Дж/(моль(К).
4) при расчете константы равновесия по уравнению: К = е(13EMBED Equation.2 1415G(/RT единицы измерения величины 13EMBED Equation.2 1415G( и произведения RT должны совпадать, т.к. величина К( безразмерная.
5) направление протекания самопроизвольного химического процесса можно определить, исходя из:
а) знака стандартной энергии Гиббса;
б) анализа энтропийного и энтальпийного факторов;
6) направления химического процесса определяется, исходя из:
а) знака величины 13EMBED Equation.2 1415G(;
б) значения величины К;
в) уравнения изотермы Вант-Гоффа.
7) в уравнении изобарыединицы измерения величины 13EMBED Equation.2 1415Н( должны быть Дж/моль, т.к. единицы измерения газовой постоянной R - Дж/(моль(К) и в левой части уравнения стоит безразмерная величина.

Учесть, что по уравнению изобары можно рассчитать:
1) константу равновесия К1 (К2), если известны величины К2(К1), Т1, Т2, 13EMBED Equation.2 1415Н(..
2) стандартную теплоту реакции 13EMBED Equation.2 1415Н(, если известны значения К2, К1, Т1, Т2. В этом случае можно сделать вывод о типе химической реакции (экзотермическая или эндотермическая).
_____________________________________________________________________________________________

Примеры решения типовых задач

Пример 1
Расчет стандартной энтальпии реакции по стандартным энтальпиям образования веществ.
Вычислите стандартную энтальпию хемосинтеза, протекающего в автотрофных бактериях Thiobacillus thioparus:
5Na2S2O3( 5Н2O(т) +7O2(г) 13EMBED Equation.2 1415 5Na2SO4(т) + 3Н2SO4(ж) + 2S(т) +22H2O

Решение. Найдем в справочнике табличные значения (fН( (кДж/моль) для каждого вещества: (fН((5Na2S2O3( 5Н2O )=-2602 кДж/моль; (fН((Н2O) = -286 кДж/моль;
(fН((Na2SO4) = -1384 кДж/моль; (fН(( Н2SO4) = - 907 кДж/моль. Энтальпии простых веществ (кислорода и серы) равны нулю.
Для решения задачи воспользуемся следствием из закона Гесса:
(rH( = (ni(fH((продуктов) - (nj(fH((исходных веществ).
Подставляя в выражение значение стандартных энтальпий образования веществ и учитывая стехиометрические коэффициенты, вычислим стандартную энтальпию реакции:
(rH( = 5((fН((Na2SO4) +3( (H(f( Н2SO4) +22((fН((Н2O) - 5((fН(( Na2S2O3(5H2O)
= [ 5((-1384) +3( (-907) +22((- 286)] – 5(-2602) = -2923 кДж/моль
Ответ: -2923 кДж/моль
Анализ полученного ответа: данная реакция является экзотермической, т.к. (rН( < 0.

Пример 2
Pасчет стандартной энтальпии реакции по стандартным энтальпиям сгорания веществ.
Вычислите стандартную энтальпию реакции:
С6H12O6(aq)13EMBED Equation.2 14152С2Н5OH(ж) + 2СО2(г)
Решение. Найдем в справочнике значения (сН( для глюкозы и этанола:
(cН((С6H12O6)= -2810 кДж/моль; (cН((С2Н5OH) = -1371 кДж/моль.
Стандартная энтальпия сгорания углекислого газа, как конечного продукта окисления, равна 0.
Для решения задачи воспользуемся следствием из закона Гесса:
(rН( = (ni(cН((исходных веществ) - (nj(cН((продуктов).
Подставляя в выражение значения стандартных энтальпий сгорания веществ и учитывая стехиометрические коэффициенты, вычислим стандартную энтальпию реакции:
(rН( = (сН((С6H12O6) - 2((сН((С2Н5OH) = -2810 - 2((-1371) = -68 кДж/моль
Ответ: -68 кДж/моль

Пример 3.
Расчет энтальпии реакции с учетом количеств вступивших веществ.
Вычислите калорийность 350 г пищевого продукта, содержащего 50% воды, 30% белка, 15% жиров и 5% углеводов.
Решение. Q = Q(белка) + Q(жиров) + Q(углеводов). Для определения калорийности белков, жиров, углеводов воспользуемся табличными значениями удельных теплот полного окисления веществ в условиях организма: условный белок –17 кДж/г; условный жир – 39кДж/г; углеводы – 17кДж/г.
Q(бел.) = m(пищ. прод.)( ((бел.) ( Q(усл. бел.)
Q(жир.) = m(пищ. прод.) ( ((жир.) ( Q(усл. жир.)
Q(угл.) = m(пищ. прод.) ( ((угл.) ( Q(угл.)
Q(бел.)= 350г ( 0,3 ( 17 кДж/г = 1785 кДж/г
Q(жир.) = 350г ( 0,15 ( 39 кДж/г = 2047,5 кДж/г
Q(угл.) = 350г( 0,05 ( 17 кДж/г = 297,5 кДж/г
Q = 1785,0 + 2047,5 + 297,5 = 4130,0 кДж = 987 кКал.
Ответ: ( 987 кКал.

Пример 4.
Нахождение стандартных теплот путем алгебраического суммирования уравнений на основании закона Гесса.
Вычислите стандартную энтальпию образования хлорида фосфора (V) по следующим значениям теплот реакции:
Р4(красный) + 6Cl2(г) ( 4PCl3(ж), (rН( = -1272 кДж/моль (I);
РCl3(ж) + Cl2(газ) ( РCl5(тв), (rН( = -137 кДж/моль (II).
Решение. Если энтальпия образования какого-либо вещества неизвестна, ее можно вычислить, применив обычные алгебраические действия к термодинамическим уравнениям реакции.
Энтальпия реакции (I) – это энтальпия реакции образования 4 моль хлорида фосфора (III) из простых веществ. Следовательно, стандартная энтальпия образования РCl3 будет равна ј(rH( (I).
Вычислим стандартную энтальпию образования хлорида фосфора (V) из простых веществ, зная (rH(II и (fH( (PCl3):
(fH((PCl5) = (rH((II) + (rH((I)/4 = -137-1272/4 = - 455 кДж/моль

Ответ: Стандартная теплота образования хлорида фосфора (V) равна – 455 кДж/моль.
*Расхождения между ответами и табличными величинами объясняется экспериментальными ошибками в табличных данных по теплотам образования и сгорания веществ.

Пример 5.
Расчет стандартной энтропии реакции по стандартным значениям энтропии реагентов и продуктов.
Вычислите стандартную энтропию реакции:
С2Н2(г) + 2Н2(г) ( С2Н6 (г)
Решение. Вычислим (rS( по формуле
(rS( = ((i(S( (продуктов) - ((j(S( (исх. в-в).
Подставляя в выражение значения стандартных энтропий веществ и учитывая стехиометрические коэффициенты, вычислим стандартную энтропию реакции:
(S(r = (S( (С2Н6) – ((S( (С2Н2) + 2((S( (Н2)) = 229 – (201 + 2( 131) = -234 Дж/моль(К
Ответ: -234 Дж/(моль(К)

Пример 6.
Расчет стандартной энергии Гиббса реакции по стандартным значениям энергии Гиббса образования реагентов и продуктов.
Вычислите стандартную энергию Гиббса реакции фотосинтеза:
6СО2(г) + 6Н2О(ж) ( С6Н12О6(aq) + 6О2(г)
Решение. Выпишем табличные значения (fG( веществ в кДж/моль:
(fG( (СО2) = -394,4 кДж/моль; (fG( (Н2О) = -237 кДж/моль;
(fG( (С6Н12О6) = - 917кДж/моль; (fG( (О2) = 0.
(rG( реакции вычислим по формуле (rG( = ((i(fG((продуктов) - ((j(fG((исх.в-в).
Подставляя в выражение значения стандартных энергии Гиббса образования веществ и учитывая стехиометрические коэффициенты, вычислим стандартную энергию Гиббса реакции фотосинтеза:
(G( r= ((fG((С6Н12О6) + 6((fG((О2)) – 6(((fG((СО2) + (fG((Н2О)) =
= -917 -6((-394,4 – 237) = 2871кДж/моль.
Ответ: 2871 кДж/моль.

Пример 7.
Расчет стандартной энергии Гиббса реакции по величинам стандартной энтальпии и стандартной энтропии реакции.
Анализ энтропийного и энтальпийного факторов.
Вычислите стандартную энергию Гиббса реакции денатурации трипсина при 50(С; (rН( = 283 кДж/моль,(rS( = 288 Дж/(моль(К). Оцените вклад энтальпийного и энтропийного факторов.
Решение. Воспользуемся объединенным выражением для первого и второго начала термодинамики:
(G( = (Н( - Т(S(, по которому изменение энергии Гиббса (G( определяется двумя слагаемыми:
(Н( (энтальпийным фактором) и Т(S(энтропийным фактором).
(rG( = 283 кДж/моль – 323К( 0,288кДж/(моль( К) = 190 кДж/моль.
При соотношении ((Н( ( > (T(S(( контролирующим оказывается энтальпийный фактор.
Ответ: 190 кДж/моль.
Пример 8.
Расчет температуры равновероятного протекания прямого и обратного процесса.
Вычислите температуру, при которой равновероятны оба направления процесса:
СО2(г) + С(тв) ( 2СО(г), (rН( = +173 кДж/моль; (rS(= +176 Дж/(моль(К).
Решение. Оба направления процесса равновероятны при условии, что (rG( становится равным нулю. Согласно выражению искомую величину рассчитаем :
(rН( 173 кДж/ моль
Т = (((( (((((((( = 983 К
(rS( 0,176 кДж/(моль( К)
Ответ: Т = 983 К.
Пример 9.
Расчет константы равновесия по стандартной энергии Гиббса реакции, выяснение практической обратимости реакции в стандартном состоянии.
Рассчитайте константу химического равновесия реакции гидролиза глицил-глицина при 310 К, если (rG( = -15,08 кДж/моль. Обратима ли данная реакция?
Решение. Константу химического равновесия находим по формуле:
ln K = -(rG(/RT или К = е((rGо/RT; К = е-(-15080 Дж/моль)/ 8,31 Дж/(моль ( К) (310 К К = 5,85

Ответ: К = 5,85. Реакция является обратимой, т.к. 10-5 < 5,85 < 105


Пример 10.
Расчет по уравнению изотермы реакции: определение направления обратимой реакции состоянии, отличающемся от стандартного.
Для реакции
СО + Cl2 ( СОCl2 константа равновесия равна 6,386 при 600(С.
В каком направлении будет протекать реакция, если в 1л реакционной смеси находятся:
а) 1 моль СО; 1 моль Cl2 и 4 моль СОCl2
б) 1 моль СО; 1 моль Cl2 и 8 моль СОCl2
в) 1 моль СО; 1,565 моль Cl2 и 10 моль СОCl2
Решение. В закрытой системе давления газов пропорциональны их количествам веществ. Воспользуемся уравнением изотермы Вант-Гоффа.

Пс
(rG = R( T( ln (
К

( (СОCl2)
Рассчитаем Пс = (((((
((СО)(((Cl2)


4
а) Пс = ( = 4;
1 ( 1


8
б) Пс = ((( = 8;
1 ( 1

10
в) Пс = ((( = 6,386.
1,565 ( 1

Для:
а) самопроизвольно будет протекать прямая реакция, т.к. Пс < К;
б) самопроизвольно будет протекать обратная реакция, т.к. Пс > К;
в) система находится в состоянии равновесия, т.к. Пс = К.

Пример 11.
Расчет константы равновесия при второй температуре по уравнению изобары реакции. Расчет стандартной энтальпии по двум константам при разных температурах по уравнению изобары реакции.
Константа равновесия реакции Fe3O4(тв) + 4СО(г) == 3Fe(тв) + 4СО2(г) при 1091 К равна 2,49; а при 1312 К ( 4,50.

Рассчитайте: а) стандартную энтальпию реакции; б) константу равновесия при 1200 К.
Решение. Воспользуемся уравнением изобары химической реакции.

Примем Т1 = 1091 К; Т2 = 1312 К.

R( ln(k2/k1)
а) (rH( = ((((
(1/Т1 – 1/Т2)

8,31 Дж/(моль( К) ( ln (4,5 / 2,49)
(rH( = (((((((((((((( = 31,9 кДж/(моль( К)
( 1/1091К – 1/1312К)


б) Примем Т1= 1091К, Т2= 1200К. Преобразуем уравнение

(rН(
ln k2 = (((( (1/Т1- 1/Т2) + ln k1
R

31900 Дж/моль
ln k2 = (((((((( (1/1091К – 1/1200 К) + ln 2,49 К2 = 3,43.
8,31 Дж/(моль (К)





Химическая термодинамика. Энергетика химических реакций.
I начало термодинамики. Энтальпия. Закон Гесса.
Задания для самостоятельной работы из «Сборника задач и упражнений по общей химии».
2.19; 2.45; 2.57; 2.61






































Химическая термодинамика. II начало термодинамики.
Энтропия. Химическое равновесие.
Задания для самостоятельной работы из «Сборника задач и упражнений по общей химии».
2.78; 2.84; 2.87; 2.94; 2.100; 2.110


Домашнее задание:
Сделайте заключение о практической обратимости реакции гидролиза вещества X, рассчитав константу равновесия процесса при 310 К, используя значение
·G° реакции.


·G°= ______________кДж/моль.
_________________________________________________________________________________________________________________
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·__________________________________________________________________________________________

Определите, какой из термодинамических факторов энтальпийный или энтропийный является определяющим в протекании биохимического процесса по значениям
·Н° и
·S0 реакции.
Протекает ли этот процесс при 310 К?


·Н0______________кДж/моль.

·S0______________Дж/ моль К
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·______________________________________________
Лабораторная работа.
Определение стандартной энтальпии реакции нейтрализации.

Цель: научиться экспериментально определять изменение энтальпии реакции.

Задание: определить стандартную энтальпию реакции нейтрализации азотной кислоты гидроксидом натрия.

Оборудование: калориметр, мерные цилиндры, термометр, воронка.

Реактивы: растворы азотной кислоты и гидроксида натрия.

Сущность работы: теплота реакции нейтрализации определяется калориметрически по измеренно
·му изменению температуры и рассчитанной теплоемкости системы.

Лабораторный калориметр:

1 – внешний стакан, 2 – внутренний стакан, 3 – раствор, 4 – воронка, 5 – термометр.

Энтальпия реакции нейтрализации, протекающей между сильными одноосновными кислотами и сильными однокислотными основаниями практически не зависит от их природы, так как реально в растворах протекает одна и та же реакция:
Н+(aq) + ОН–(aq) = Н2О(ж) ; (Н(r = -57,3 кДж/моль.
В случае реакции нейтрализации слабых кислот и слабых оснований такого постоянства не наблюдается, так как часть теплоты расходуется на ионизацию слабой кислоты и слабого основания.

Выполнение эксперимента:

1. Подготавливают калориметр к работе. (Осматривают его, чтобы убедиться в исправности всех деталей. Ополаскивают дистиллированной водой внутренний стакан).
2. Мерными цилиндрами отмеривают равные объемы растворов кислоты и основания (20 – 25 мл, по указанию преподавателя).
3. Измеряют начальные температуры кислоты и щелочи с помощью термометра.
4. Раствор кислоты переливают при помощи воронки во внутренний стакан калориметра.
5. Раствор щелочи быстро вливают в калориметр к раствору кислоты и наблюдают за столбиком ртути термометра. Записывают самое высокое показание. Опыт повторяют 2 - 3 раза.

Экспериментальные данные:

№ опыта
Температура раствора, о С


кислоты (нач.)
щелочи (нач.)
после нейтрализации

1




2




3




Среднее значение





Масса внутреннего стакана калориметра, m (стакана) = ______ г
Объемы растворов реагирующих веществ, V(HNO3) = _______ мл, V(NaOH) = _______ мл
Концентрация растворов, c(HNO3) = _____ моль/л, c(NaOH) = _______ моль/л
Плотность растворов,
·(HNO3) = _______ г/мл,
·(NaOH) = _______ г/мл
Удельная теплоемкость растворов (воды), Cm(H2O) = 4,184 Дж/(г
·К)
Удельная теплоемкость стекла, Сm(ст.) = 0,753 Дж/(г
·К)

Обработка результатов эксперимента:
Для вычисления по экспериментальным данным теплоты реакций нейтрализации сначала рассчитывают общую теплоемкость калориметра Сm, учитывая теплоемкость раствора и теплоемкость внутреннего стакана:

Сm = Cm(H2O)
· m(раствора) + Сm(ст.)
· m(стакана)

где: m(раствора) = V(HNO3)
·
·(HNO3) + V(NaOH)
·
·(NaOH)

Затем вычисляют выделившуюся в калориметре теплоту: Q = Cm
·
·T

где:
·T = t(после нейтрализации) – 13 QUOTE 1415

Эта теплота постепенно, по мере выравнивания температуры передается в окружающую среду и может быть принята равной по абсолютной величине изменению энтальпии системы (калориметра):
·nH = -Q

Для расчета стандартной энтальпии реакции нейтрализации найденное значение теплоты необходимо пересчитать на 1 моль реагирующей кислоты или основания, что соответствует 1 моль образующейся воды:

·nH° = 13 QUOTE 1415
где:
· – количество вещества кислоты или щелочи (в зависимости от того, что находится в недостатке).


·(HNO3) = V(HNO3)
· c(HNO3), или
·(NaOH) = V(NaOH)
· c(NaOH)

Рассчитанную стандартную энтальпию реакции нейтрализации сравнивают со справочными данными. Рассчитывают отклонение найденных значений от справочных. Объясняют вероятные причины отклонений.
Экспериментально определенную величину стандартной энтальпии реакции нейтрализации сравнивают со справочным значением, находят абсолютную и относительную ошибки определения:

Абсолютная ошибка:
·абс =
·H°теор -
·H°эксп


Относительная ошибка:
·отн = 13 QUOTE 1415


Расчеты:

t01 = 13 EMBED Equation.DSMT4 1415=

·t0 = t2 – t1 =

Cр-ра = C0m(H2O) 13 EMBED Equation.DSMT4 1415mр-ра =

V1 р-ра = Vк.13 EMBED Equation.DSMT4 1415
·к. + Vщ.13 EMBED Equation.DSMT4 1415
·щ. =

Сстак. = С0стак. mстак. =

Ссистемы = Сстак. + Cр-ра =


·H = -Q = -Ссист.13 EMBED Equation.DSMT4 1415
·t =


· = Ск.13 EMBED Equation.DSMT4 1415Vк. = ( расчёт ведётся по недостатку)


·nH0эксп. = 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 =
Относительная ошибка:
·отн.= 13 EMBED Equation.DSMT4 1415
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Вывод (указывают полученный результат, метод исследования, относительную ошибку):

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Занятие ___. Дата ____.____. 20___

Тема: Химическая кинетика.
Теоретический материал к занятию:

Химическая кинетика изучает скорости химических реакций, их зависимость от различных факторов и механизмы реакций. Последовательность и характер стадий химических реакций называют механизмом реакции.
По механизму различают простые и сложные реакции.
Простые реакции осуществляются посредством однотипных элементарных актов.
Под элементарным актом понимают единичный акт взаимодействия или превращения частиц, в результате которого образуются новые частицы продуктов реакции или промежуточных соединений. В элементарном акте принимает участие одна или две частицы (описаны единичные случаи одновременного взаимодействия трех частиц).
Для осуществления сложных реакций необходимы разнотипные (не менее двух) элементарные акты. Различают следующие типы сложных реакций: параллельные, последовательные, сопряженные, цепные. Для параллельных реакций характерно протекание нескольких процессов с участием одних и тех же исходных веществ. Эти процессы завершаются образованием разных продуктов реакции. Скорость параллельных реакций определяется наиболее быстрой стадией В последовательных реакциях образование конечного продукта реакции из исходных веществ происходит не непосредственно, а обязательно через ряд промежуточных продуктов. Скорость последовательной реакции определяется наиболее медленной стадией , которая называется лимитирующей стадией. Некоторые сложные реакции состоят как из последовательных, так и параллельных реакций.
Скорость химической реакции (v) определяется изменением концентрации
·с реагирующих веществ (или продуктов реакции) в единицу времени. Размерность скорости химической реакции концентрация/время: dim v = L-3T-1N, наиболее употребляемая единица измерения моль на литр-секунду [моль/(л
·с)].
Скорость химической реакции в общем случае не является постоянной в течение всего времени ее протекания. Рассмотрим обратимую реакцию:
аА+ bB dD + fF
Скорость прямой реакции (образование веществ D и F) уменьшается по мере расходования исходных веществ (А и В), а скорость обратной реакции будет увеличиваться по мере накопления продуктов реакции (D и F). В связи с этим в химической кинетике пользуются понятием средней скорости в данном интервале времени
· t:

·c
vср = ±

·t
Истинная скорость (в любой момент времени) определяется первой производной концентрации по времени:
dc
vист= ±
dt
Скорость химической реакции зависит в первую очередь от природы реагирующих веществ. Скорость гомогенной реакции зависит от концентрации реагентов, а гетерогенных от площади соприкасающихся фаз, т. е. степени дисперсности. Скорости всех реакций зависят от температуры, многих реакций от присутствия катализаторов.
Зависимость скорости химической реакции от концентрации описывается кинетическим уравнением. Например, для реакции:
аА+ bB продукты
v = kcp(A)cq(B)
где p, q эмпирические (найденные экспериментальным путем) коэффициенты, не обязательно совпадающие со стехиометрическими коэффициентами а и b; k - константа скорости реакции, размерность которой зависит от значений p и q.
Константа скорости зависит от тех же факторов, что и скорость химической реакции, но не зависит от концентрации реагирующих веществ.
Величина р +q определяет порядок кинетического уравнения реакции, который показывает, каким образом скорость реакции зависит от концентрации реагентов. Порядок кинетического уравнения может принимать значения 0, 1, 2 и более, он может быть также дробным.
Важной характеристикой реакции является период полупревращения t0,5 время, за которое в реакцию вступает половина исходного вещества. Для радионуклидов аналогичная величина называется периодом полураспада.
Кинетические расчеты позволяют ответить на следующие вопросы:
1) сколько времени требуется для уменьшения концентрации исходного вещества до заданного уровня? (Так, например, можно определить оптимальные промежутки времени между приемами лекарственного средства);
2) какой будет концентрация исходного вещества по истечении заданного промежутка времени? (Так оценивается, например, остаточное количество токсиканта.)
Для решения этих вопросов используют кинетические уравнения. Обозначим через cо начальную концентрацию реагента, через ct концентрацию реагента в момент времени t.
Для реакций нулевого порядка:
dc
- = k
dt
откуда c0 ct = kt
c0
t0,5 =
2k
dim k = L-3T-1N, единица измерениямоль на литр-секунду [моль/(л
·с)].
_____________________________________________________________________________________________

Для реакций первого порядка:
dc
- = kt
dt
c0
откуда ln = kt
ct
ln2 0,69
t0,5 = =
k k
dim k = T-1, единица измерениясекунда в минус первой степени (с-1).
_____________________________________________________________________________________________

Для реакций второго порядка:
dc
- = kc2
dt
1 1
Откуда - = kt
c0 ct
1
t0,5 =
c0k
dim k = L3T-1N-1; единица измерениялитр на моль-секунду [л/(моль
·с)].
_____________________________________________________________________________________________

Из приведенных уравнений можно сделать следующие выводы:
1) величина константы скорости уравнения первого порядка не зависит от способа выражения концентрации, а констант нулевого и второго порядков зависит. Например, если концентрацию выразить не в моль на литр, а в миллимоль на литр, то величина константы скорости кинетических уравнений нулевого порядка увеличится в 1000 раз, а величина константы скорости кинетических уравнений второго порядка в 1000 раз уменьшится;
2) величины констант скорости кинетических уравнений всех порядков зависят от выбранной единицы времени. Например, если время выразить не в секундах, а в минутах, то величины констант возрастут в 60 раз;
3) период полупревращения реакций первого порядка не зависит от начальной концентрации реагента, период полупревращения реакций нулевого порядка возрастает при увеличении со, а реакций второго порядка уменьшается. Анализируя зависимость периода полупревращения реакции от начальной концентрации реагента, можно определить порядок реакции.
Скорость реакций зависит от температуры. В соответствии с эмпирическим правилом Вант -Гоффа скорость большинства реакций увеличивается приблизительно в 2 - 4 раза при увеличении температуры на 10 °С:

kT+
·T = kT
·
·T/10
где
· температурный коэффициент константы скорости реакции.

Многие каталитические реакции не подчиняются этому правилу, для большинства из них
· < 2. Почти все биохимические реакции осуществимы только в присутствии ферментов, следовательно, почти все они не подчиняются данному правилу. Кроме того, при увеличении температуры свыше определенного значения (45 - 50 °С) биохимические реакции резко замедляются, а затем останавливаются, что связано с инактивацией ферментов при высоких температурах.
Более точную зависимость скорости химической реакции от температуры устанавливает уравнение Аррениуса:
k = k0e-Ea /RT
где Еа – энергия активации реакции; k0 – предэкспоненциальный множитель, пропорциональный числу столкновений реагирующих частиц.
Энергия активации реакции Еа - энергетический барьер, который должны преодолеть исходные вещества по пути превращения в продукты реакции (рис. 3-1). Dim Ea = L2MT-2N; единица измерения джоуль на моль (Дж/моль).

Уравнение Аррениуса для двух температур имеет следующий вид:
k 2 Ea
ln (( = (( (1/T1 - 1/Т2)
k1 R

или

k 2 Ea
· T
ln (( = ((((
k1 R T1 Т2
где k1 и k2 – константы скорости при температурах T1 и T2, соответственно.

Скорость многих реакций зависит от присутствия веществ, не расходующихся в ходе реакции; такие реакции называются каталитическими. Под катализом понимают изменение скорости химических реакций в присутствии веществ, которые после завершения реакции остаются в неизменном виде и количестве. Увеличение скорости реакции называют положительным катализом, уменьшение отрицательным катализом, или ингибированием. Катализаторами называют вещества, которые вызывают положительный катализ; вещества, замедляющие реакции, называют ингибиторами.
Катализатор ускоряет только термодинамически возможную реакцию, причем ускоряет как прямую, так и обратную реакции. Таким образом, катализатор ускоряет достижение состояния химического равновесия в системе, не смещая положение равновесия.
Механизм действия катализатора заключается в изменении пути процесса превращения реагентов в продукты. Новый путь характеризуется меньшим энергетическим барьером, т. е. меньшей энергией активации.
Величина
·Еа служит критерием эффективности катализатора. Если условно принять, что величины предэкспоненциальных множителей каталитической и некаталитической реакций одинаковы (на самом деле они отличаются), то в соответствии с уравнением Аррениуса получим следующее уравнение:
k’

·Ea = RT ln
k

где k’ и k константы скорости каталитической и некаталитической реакций соответственно. Это уравнение можно использовать для приблизительной оценки изменения скорости реакции при введении в систему катализатора.

Перед решением задач рекомендуется выучить следующие основные понятия темы:
1) скорость химической реакции;
2) константа скорости химической реакции;
3) период полупревращения и период полураспада;
4) порядок и молекулярность реакции;
5) температурный коэффициент скорости реакции;
6) энергия активации.

Уметь применять:
1) кинетические уравнения химических реакций разного порядка;
2) зависимость константы скорости химической реакции от различных факторов;
3) методы определения значения энергии активации;
4) математическое выражение правила Вант-Гоффа;
5) уравнение Аррениуса;
6) связь между энтальпией реакции и энергией активации прямой и обратной реакций.

Обратить внимание на то, что:
1) порядок реакции определяют, сопоставляя изменение величин начальной концентрации (со) и периода полупревращения (t0,5). Реакции, для которых наблюдается прямая зависимость между изменениями значений со и t 0,5, относятся к реакциям нулевого порядка; реакции с обратной зависимостью величин со и t 0,5 - к реакциям второго порядка; реакции, в которых t 0,5 13EMBED Equation.21415 f (со) - к реакциям первого порядка;
2) единицы измерения константы скорости зависят от порядка кинетического уравнения реакции;
3) для реакций первого порядка молярные концентрации могут быть заменены любым другим способом выражения состава системы (массовая доля, массовая концентрация и др.), но обязательно одинаковыми для со и сt;
4) единицы измерения величин Еа и произведения RT, входящих в уравнение Аррениуса :
k = А(е-Еа/RT ,
должны совпадать, т.к. их отношение стоит в показателе степени и должно быть безразмерной величиной;
5) приращение температур (t = t2 - t1 ((Т = Т2 - Т1) в математическом выражении правила Вант-Гоффа:
v 2 = v 1(13EMBED Equation.21415t2-t1/10
или
k 2 = k 1(13EMBED Equation.21415 t2-t1/10
может иметь единицы измерения как в (С, так и в К, и следовательно, 10, стоящая в знаменателе показателя степени температурного коэффициента
·, тоже может иметь единицы измерения либо в (С, либо в К.
7) В уравнении:
k 2 Ea
ln (( = (( (1/T1 - 1/Т2)
k1 R
единицы измерения величины Еа должны быть Дж/моль, т.к. единицы измерения газовой постоянной R - Дж/(моль( К) и в левой части уравнения стоит безразмерная величина k 2/k 1.

Учесть, что можно рассчитать:
1) энергию активации Еа, если известны значения k1, k2;
2) константу скорости химической реакции при любой температуре;
3) такие кинетические характеристики, как температурный коэффициент Вант-Гоффа, период полупревращения.


Примеры решения типовых задач

Пример 1
. Определение порядка реакций по кинетическим данным
Определите порядок реакции
NH4CNO 13EMBED Equation.21415 (NH2)2CO,
исходя из следующих данных:
Исходная концентрация, со моль/л 0,10 0,20 0,40
Период полупревращения, t 0,5 , час 19,15 9,45 4,62

Решение. Анализ приведенных данных показывает, что с увеличением исходной концентрации период полупревращения уменьшается, такой характер зависимости свойственен реакциям второго порядка.
Ответ: реакция второго порядка.

Пример 2
. Расчет скорости реакции по константе скорости и концентрации.
Константа скорости реакции Н2(г) + I2(г) 13EMBED Equation.21415 2НI(г) при 714 К 0,111 л/(моль(с).
В сосуд объемом 2 л ввели по 2 моль водорода и иода. Чему будет равна скорость реакции в тот момент, когда в реакционной смеси образуется 0,2 моль иодоводорода?
Решение. По условию задачи константа скорости реакции имеет единицы измерения [концентрация-1( время-1]. Следовательно, реакция образования газообразного иодоводорода из простых веществ является реакцией второго порядка.
Кинетическое уравнение скорости реакции второго порядка имеет вид:
v = k ( c(H2) ( c(I2)

Исходя из уравнения реакции, определим количество каждого реагента, необходимое для образования 0,2 моль иодоводорода.
Рассчитаем количество исходных реагентов, оставшееся к моменту времени, когда в реакционной смеси образуется 0,2 моль НI.
((Н2)вст=((I2)вст=0,5( ( (НI)обр=0,1 моль.
((Н2)ост=((I2)ост=2 – 0,1=1,9 моль.
с(Н2)=с(I2)= 1,9:2=0,95 моль/л

Рассчитаем скорость реакции:
v = 0,111 л/(моль·с)·0,952 моль2/л2 = 0,1 моль/(л·с)
Ответ: 0,1 моль/(л·с).

Пример 3
Расчет периода превращения по кинетическому уравнению первого порядка.
Концентрация пестицида диурона в пробе воды с pH 7,0 была равна 0,07 ммоль/л. Через 2,5 месяца она стала вследствие протекающего гидролиза равна 0,05 ммоль/л. Вычислите период полупревращения реакции гидролиза диурона. Температура пробы поддерживалась постоянной (18 (С).
Решение. При решении задачи основным является уравнение для константы скорости химической реакции первого порядка, записанное в виде:
1 cо
k = (( ln ((
t ct
Вычислив значение k по уравнению, определим период полупревращения вещества по формуле (3.2):
0,69
t 0,5 = ((
k
Подставляя в выражение приведенные в условии задачи значения, вычислим:
1 0,07 ммоль/л
k = ((( ln (((((( = 0,135 мес-1.
2,5 мес 0,05 ммоль/л

Тогда из выражения :
0,69
t 0,5 = (((( = 5,1 мес.
0,135 мес-1
Ответ: 5,1 месяцев.

Пример 4
Расчет времени, необходимого для достижения заданной концентрации и концентрации реагента в заданный момент времени по кинетическому уравнению первого порядка.
Для проведения исследований были взяты равные массы двух радионуклидов: 137Cs и 95Zr. Какая часть радионуклида 137Cs останется к тому моменту, когда 99% радионуклида 95Zr подвергнется распаду.
Решение. Для радионуклидов время, за которое в реакцию вступает половина исходного вещества, называется периодом полураспада(t0,5).При решении задачи воспользуемся уравнением для константы скорости химической реакции первого порядка, т.к. радиоактивный распад протекает по первому порядку:
1 cо
k = (( ln ((
t ct
Из уравнения (3.1) выразим:
1 cо
t = (( ln ((
k ct
где t0,5 - время, за которое распадается 99% радионуклида 95Zr. Исходя из формулы, определим константу скорости химической реакции:
0,69
k = ((
t 0,5
где t 0,5 - период полураспада 95 Zr (справочная величина, табл. 04.01)
Вычислим, какая часть радионуклида 137Cs останется к тому моменту, когда 99% 95Zr подвергнется распаду.
По справочным данным t 0,5 (95Zr) = 64 сут.; t 0,5 (137Cs) = 30,17 года (табл. 04.01)
0,69
k (95Zr) = ((( = 1,1·10-2 сут-1
64 сут-1

0,69
k (137Cs) = ((( = 0,023 года-1
30,17 года-1
Вычислим величину t, зная значение k (95Zr) :
1 100%
t = (((( ln ((( = 419 сут = 1,15 года
1(10-2 сут-1 1%
Применяя уравнение в экспоненциальной форме, находим:
cо(137Cs) kt
((((( = e
ct (137Cs)

cо(137Cs)
((((( = e 0,023 года-1 (115 года = 1,03
ct (137Cs)

ct (137Cs) = 0,97 или 97%.
Ответ: останется 97 %.

Пример 5
Расчет по кинетическому уравнению первого порядка:
времени, необходимого для достижения заданной концентрации;
концентрации реагентов в заданный момент времени;
периода превращения.
Константа скорости гидролиза сахарозы при 25 (С равна 3,2 (10-3 час-1.
Рассчитайте:
а) время, за которое гидролизу подвергнется 10% исходного количества сахарозы;
б) какая часть сахарозы подвергнется гидролизу через 5 суток;
в) период полупревращения реакции.
Решение. Рассматриваемая реакция является реакцией первого порядка, т.к. константа имеет единицы измерения [время-1]. Обозначим исходную массу сахарозы mо, а конечную массу - mt. К моменту времени t подвергнется гидролизу 0,1m cахарозы.
Тогда к моменту времени t останется mt = m – 0,1m = 0,9m;
Для ответа на вопрос а) воспользуемся модифицированым уравнением:

ln (( = kt
mt
Выразим и вычислим величину t из этого уравнения:
1 mо 1 0,1m
t = (( ln (( = (((((( ln ((( = 32,9 ч.
k mt 3,2 ( 10-3 час-1 0,9m

Для ответа на вопрос б) преобразуем ln mо - ln mt = kt;
откуда

ln ((( = 3,2 (10-3 час-1( 120 час
mt


ln ((( = 0,384
mt
mо/mt = е0,384 или mо/mt = 1,47
откуда
mt = mо/1,47 = 0,68 m,
т.е. за 5 суток в реакцию вступит m – 0,68m = 0,32m сахарозы, т.е. 32% от исходной массы сахарозы.

Период полупревращения (вопрос с) рассчитаем по :
ln 2 0,69
t 0,5 = ((( = ((((((( = 216 час.
k 3, 2 ( 10-3 час-1
Ответ: 32,9 час., 32 % сахарозы, 216 час.
Пример 6
Расчет времени и константы скорости при второй температуре с использованием энергии активации и кинетических параметров при первой температуре.
Разложение спазмолитина в растворе является реакцией первого порядка с энергией активации 75 кДж/моль. Период полупревращения при 20 (С равен 103 часам. Рассчитайте время, за которое разложится 25% спазмолитина при 37 (С.
Решение. Пусть t1 = 200С, а t2 = 370С, т.е. Т1= 293К и Т2 = 310 К.
Рассчитаем константу скорости k1 при Т1= 293К, воспользовавшись (3.2):
0,69 0,69
k1 = (( = (((( = 6,70 ( 10-3 час-1
t0,5 103 час
Для расчета константы скорости k2 при Т2 = 310 К воспользуемся уравнением Аррениуса для двух температур(3.5).
Сначала вычислим значение ln k2/ k1:
k2 75 кДж/моль ( 17 К
ln ( = (((((((((((((((( = 1,69
k1 8,31( 10-3 кДж/(моль(К) (293К( 310 К
Откуда
k2/ k1 = е1,69 = 5,42 и k2 = 5,42 ( 6,7 (10-3 = 3,63 (10-2 час-1
Рассчитаем время, за которое разложится 25% спазмолитина при 370С:
1
t = ((( ( ln(100/75) = 7,93 час (8 час.
Ответ: 8 час.

Пример 7
Расчет энергии активации по кинетическим данным при разных температурах.
Периоды полупревращения денатурации некоторого вируса равны: при 30 °С 5 час., при 37 °С - 1,76·10-2 часа. Денатурация описывается кинетическим уравнением первого порядка. Вычислите энергию активации процесса.
Решение. Известно, что для реакций первого порядка значение константы k обратно пропорционально t0,5, поэтому уравнение Аррениуса для двух температур (3.5) можно представить следующим образом:
t0,5 1 Ea(Т
ln ((( = ((((
t0,5 2 Т1Т2
Преобразуем это выражение относительно Ea:
R Т1Т2 t0,5 1
Ea = (((ln ((
(Т t0,5 2
Подставим в это выражение известные по условию задачи величины:
8,31( 10-3 кДж/(моль ( К) ( 303 К ( 310 К 5 час
Ea = (((((((((((((((((( ln (((((( = 630 кДж/моль
7К 1,76( 10-2 час
Ответ: 630 кДж/моль.

Пример 8
. Расчет энергии активации по температурному коэффициенту скорости реакции.
Вычислить энергию активации гидролиза этилацетата в щелочном растворе (10 (С - 45 (С); 13EMBED Equation.21415= 1,9.
Решение. Зависимость константы скорости химической реакции от температуры выражается приближенным правилом Вант-Гоффа:
k2/k1 = 13EMBED Equation.21415t2-t1/10 [3.3]
Представим уравнение Вант-Гоффа в логарифмической форме:
t2-t1
ln k2/k1 =((( ln(
10

Выведем расчетную формулу для энергии активации, используя (3.3) и (3.5):
R(T1(T2(ln (
Еа = ((((
10
Подставив в полученное выражение известные по условию задачи значения, вычислим:
8,31Дж/(моль (К) (283 К (318 К( ln1,9
Еа = (((((((((((((((( = 48001 Дж/моль 13EMBED Equation.21415 48 кДж/моль
10
Ответ: 13EMBED Equation.21415 48 кДж/моль.

Пример 9
. Расчет температурного коэффициента скорости реакции по энергии активации
Вычислите температурный коэффициент скорости реакции. Разложения пероксида водорода (25 (С - 55 (С), Еа = 75,4 кДж/моль.
Решение: Температурный коэффициент рассчитаем по формуле, используя (3.3) и (3.6):
13EMBED Equation.21415 = e 10Еа/RT1Т2
Подставляя известные по условию задачи значения в это уравнение , вычислим:
13EMBED Equation.21415 = е10 ( 75400Дж/моль/8,31 дж/(моль (К) (298К (328К
13EMBED Equation.21415 = 2,5.
Анализ полученного ответа: Значение 13EMBED Equation.21415 = 2,5 - реально возможно, т.к. согласно правилу Вант-Гоффа температурный коэффициент принимает значения от 2 до 4.

Пример 10
.Сравнение констант скорости каталитической и некаталитической реакции с использованием значений энергии активации.
Оцените, во сколько раз возрастет скорость реакции разложения угольной кислоты при 310 К, если в присутствии карбоангидразы Еа = 49 кДж/моль, а без катализатора Еа = 86 кДж/моль.
Решение. Для того, чтобы оценить эффективность работы катализатора, можно использовать выражение(3.6):
k кат (Еа
ln ((( = (((
k без кат RT
Ответим на поставленный вопрос, подставив известные по условия задачи величины:
k кат (86000 – 49000) Дж/моль
ln ((( = (((((((((((((( = 1,73(106
k без кат 8,31 Дж/(моль·К)·310 К

Ответ: Катализатор увеличивает константу скорости в 1,73(106 раз.

Пример 11
Расчет периода полупревращения по кинетическим данным при разных температурах.
Период полупревращения некоторой реакции первого порядка равен 15,4 час при 298 К. Как изменится период полупревращения при введении катализатора, снижающего энергию активации на 15000 Дж/моль?
Решение. При введении катализатора в реакционную смесь значение константы скорости увеличивается, а значение периода полупревращения уменьшается. Выразим отношение каталитической и некаталитической реакции:
k кат t0,5 без кат
((( = (((((
k без кат t0,5 кат
Преобразуем данное уравнение с учетом (3.6):
t0,5 без кат (Еа
ln ((((( = ((((
t0,5 кат RT
Отсюда
t0,5 кат = t0,5 без кат/ е(Еа/R(T
t0,5 кат = 15,4час/ е 15000 Дж/моль:{8,31 Дж/(моль(К) (298К}
k кат/ k без кат = 15,4 час: 0,036 час = 427,713EMBED Equation.21415428 раз
Ответ: введение катализатора снижает период полупревращения реакции в 428 раза.

Пример 12
Энергетические профили реакций.
Для прямой реакции Еа = 80 кДж/моль; (rН( = 25 кДж/моль. Чему равны энергия активации и стандартная энтальпия обратной реакции?
Решение. Учитывая, что прямая реакция является эндотермической (13EMBED Equation.21415rН( пр. > 0).
(rН((прям) = Еа(прям) -Еа(обрат)
или
Еа (обрат) = Еа(прям) - 13EMBED Equation.21415rН((прям)
Тогда
Еа (обрат) = 80 кДж/моль - 25 к Дж/моль = 55 кДж/моль
(rН((обрат) = -25 кДж/моль
Ответ: Еа(обрат) = 55 кДж/моль; (rН((обрат) = -25 кДж/моль

Занятие ___. Дата ____.____. 20___
МОДУЛЬ №03. Химическая кинетика.
Задания для самостоятельной работы из «Сборника задач и упражнений по общей химии».
3.8; 3.13; 3.53; 3.56





Занятие ___. Дата ____.____. 20___
МОДУЛЬ №03. Химическая кинетика.
Задания для самостоятельной работы из «Сборника задач и упражнений по общей химии».
3.67; 3.70; 3.83; 3.91; 3.97; 3.111


























































Домашнее задание:

Процесс X протекает по кинетическому уравнению первого порядка. Определите время, за которое процесс пройдет на х %, используя значения периода полупревращения.


·0,5=______________________





















Определите, как соотносится значение скорости ферментативной реакции со значением максимально возможной скорости при условии данной концентрации субстрата, используя значение константы Михаэлиса - Ментен.
Км _________________моль/л.



Лабораторная работа.
Определение кинетических характеристик реакции окисления йодид йонов пероксидом водорода.
(Оценка практических навыков.)
Цель: научиться экспериментальным путем определять кинетические параметры: константу скорости, период полупревращения, энергию активации в отсутствие и в присутствии катализатора, коэффициент ВантГоффа. Изучить влияние катализатора и температуры на скорость реакции.

Задание: исследовать кинетику реакции окисления йодид йонов пероксидом водорода в отсутствие и присутствии катализатора и при повышенной температуре.

Оборудование: секундомер, термометр, водяная баня, воронка, мерный цилиндр, мерная пробирка, коническая колба вместимостью 250 мл, бюретка.

Реактивы: раствор иодида калия (с(КI) = 0,03 моль/л), раствор тиосульфата натрия (c(Na2S2О3) = 0,05 моль/л), раствор пероксида водорода (с(Н2О2) = 0,15 моль/л), растоворы молибдата аммония в капельницах (насыщенный и с с((NH4)6Mo7O24) = 0,005 моль/л), раствор крахмала в капельнице, серная кислота (c(H2SO4) = 1 моль/л).

Сущность работы:

Пероксид водорода в кислой среде медленно окисляет ионы иода: 2I- + Н2О2 + 2Н+ I2 + 2Н2О
В реакции участвуют 3 вида частиц, и в реакционной смеси могут изменяться концентрации всех этих частиц. Но кислота добавляется в смесь в большом избытке и по этому с(Н+) может считаться постоянной. Кроме того, в ходе опыта к смеси периодически добавляют тиосульфат натрия, который реагирует с образующимся иодом, возвращая ионы I- в исходное состояние: I2 + 2S2O32- = 2I- + S4O62-
Поэтому концентрация I- также сохраняется практически постоянной. Таким образом, переменными величинами остаются время t и концентрация пероксида водорода. Поэтому считаем данную реакцию реакцией первого порядка.

Выполнение эксперимента:

Приготовление реакционной смеси.

Бюретку, стоящую в штативе на рабочем месте, заполняют раствором тиосульфата натрия.
Эта бюретка и коническая колба со смесью реагирующих веществ являются основными инструментами работы.
В мерный цилиндр наливают от 20 до 50 мл раствора иодида калия (по указанию преподавателя). Добавляют дистиллированную воду до общего объема 50 мл (если взято 50 мл раствора КI, то воду не добавляют).
Раствор переносят в тщательно вымытую коническую колбу.
Туда же добавляют 5 мл серной кислоты из мерной пробирки, 4-5 капель крахмала. Добавляют ровно 1 мл тиосульфата натрия из бюретки. Проверяют работу секундомера. Порядок добавления реактивов строго соблюдать.
Для начала реакции остаётся добавить только пероксид водорода.

Проведение измерений при комнатной температуре.

- Из отдельной бюретки к содержимому колбы добавляют 5 мл раствора перекиси водорода
- Энергично перемешивают и ставят под бюреткой с тиосульфатом натрия.
- Реакция началась.
- Однако для точного определения нулевого времени реакции секундомер включают в момент окрашивания раствора в синий цвет.
- В этот момент полностью прореагировал с иодом тиосульфат натрия, содержавшийся в 1 мл добавленного из бюретки раствора.
- Не теряя времени, из бюретки добавляют еще 1 мл раствора тиосульфата натрия и перемешивают.
- Окраска исчезает.
- Продолжают наблюдение за раствором и записывают показание секундомера в момент следующего появления окраски.
- Секундомер при этом рекомендуется не держать в руках, чтобы автоматически его не выключить.
- Опять добавляют 1,0 мл раствора тиосульфата натрия и повторяют все действия.
- Следует произвести не менее 5 отсчетов по секундомеру, т. е. добавить 6 мл раствора тиосульфата натрия.
- После этого добавляют 35 капель концентрированного раствора катализатора и дотитровывают содержимое колбы тиосульфатом натрия до прекращения появления синей окраски.
- Записывают окончательное показание бюретки, обозначаемое как (Vo).
- От начала опыта и до последнего отсчета раствор титранта в бюретку не доливают!
- По ходу опыта результаты измерений вносят в таблицу.

Проведение измерений при повышенной температуре.

Изучение зависимости скорости реакции от температуры сводится к проведению опыта не менее, чем при двух разных температурах. В соответствии с правилом Вант-Гоффа, достаточное изменение скорости реакции происходит при повышении температуры на ~10 градусов.
- Готовят такую же смесь веществ, как в первом опыте.
- Перед добавлением пероксида водорода, колбу помещают в водяную баню, нагретую до температуры на 2-3 градуса выше, чем намечено для проведения опыта.
- Нагревание осуществляют в водяной бане.
- В колбу опускают термометр, и когда он покажет заданную температуру, добавляют перекись водорода.
- Измерения проводят так же, как в первом опыте.
- Не допускают сильного отклонения температуры от заданной величины, периодически вынимая колбу из бани.
- Результаты записывают в таблицу.

Проведение измерений в присутствии катализатора.

- В смесь реагирующих веществ до начала реакции добавляют от 1 до 4 капель разбавленного раствора молибдата аммония в качестве катализатора.
- Изменения проводят так же; как в первом опыте, однако следует учитывать, что реакция идет быстрее.
- Показания секундомера вносят в таблицу, указав в условиях опыта, сколько добавлено катализатора.

V
·, мл
Моменты появления окраски, t
Константа скорости k, с -1


Показания секундомера

·, с


Результаты измерений при комнатной температуре.
T1 = _____ K, Vo = _____ мл, kср(T1) = _______ c-1


1










2










3










4










5










6










Результаты измерений при повышенной температуре.
T2 = _____ K, Vo = _____ мл, kср(T2) = _______ c-1


1










2










3










4










5










6










Результаты измерений в присутствии катализатора.
T1 = _____ K, Vo = _____ мл, kср(кат) = _______ c-1


1










2










3










4










5










6











Обработка результатов эксперимента:

Экспериментальную константу скорости рассчитывают по кинетическому уравнению 1-го порядка. Для упрощения вычислений отношение концентраций под знаком логарифма заменяют отношением объемов, получая формулу, приведенную в таблице результатов эксперимента. Соответствие использованного уравнения реальному порядку реакции обнаруживается постоянством рассчитанных значений константы скорости с учетом неизбежного в эксперименте разброса результатов.
Рассчитывают среднее значение констант скорости (k) (в разных условиях), энергию активации реакции в отсутствие и в присутствии катализатора (Ea, Ea(кат)), температурный коэффициент Вант-Гоффа (
·), период полупревращения (
·0,5) по формулам:

k = 13 QUOTE 1415 ln 13 QUOTE 1415 ; Ea = 13 QUOTE 1415 ;
· = 13 QUOTE 1415 ;
·Ea = R
· T
· ln 13 QUOTE 1415 ;

Ea(кат) = Ea –
·Ea ;
·0,5 = 13 QUOTE 1415

Расчеты:

k1= ----- ln ----------- =
k1= ----- ln ----------- =
k1= ----- ln ----------- =

k2= ----- ln ----------- =
k2= ----- ln ----------- =
k2= ----- ln ----------- =

k3= ----- ln ----------- =
k3= ----- ln ----------- =
k3= ----- ln ----------- =

k4= ----- ln ----------- =
k4= ----- ln ----------- =
k4= ----- ln ----------- =

k5= ----- ln ----------- =
k5= ----- ln ----------- =
k5= ----- ln ----------- =


kср(T1) = ______________

kср(T2) = ______________

kср(кат)= ____________









Вывод (указывают полученные значения констант скорости при комнатной и повышенной температурах, константы скорости и энергии активации каталитической реакции, температурного коэффициента Вант-Гоффа):

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________








Ф.И.О.____________________________ Группа _______________ Факультет ______________________

13PAGE \* MERGEFORMAT143015



(

(

(

(


(

(

(

(

(

(

(

(

(

(



  14 "$&(*,.0246
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·№ $&*,0246эмерная колба1Рисунок 1мерная колба1колбы коническиеРисунок 2колбы конические

Приложенные файлы

  • doc 17757102
    Размер файла: 1 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий