ВОПРОСЫ и ЗАДАНИЯ
по ФИЗИЧЕСКОЙ и КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
для студентов фармацевтического факультета для подготовки к модулям и экзамену
Тема:«Основные понятия и законы химической термодинамики. Термохимия»
1. Предмет изучения и задачи физической химии. Какие основные разделы включает физическая химия, что они изучают? Основные этапы становления физической химии и роль отдельных ученых в её развитии. Значение физической и коллоидной химии для фармацевтики.
2. Что изучает общая и химическая термодинамика? Каковы преимущества и ограничения термодинамического метода анализа?
3. Термодинамическая система, виды термодинамических систем, различия между ними.
4. Термодинамические параметры и функции состояния системы. Что они характеризуют? Каково соотношение между термодинамическими функциями?
5. Термодинамический процесс. Какие процессы могут происходить в термодинамических системах?
6. Что представляет собой внутренняя энергия системы? Как связаны ее изменения с теплотой и работой? Определение первого закона термодинамики.
7. Каковы тепловые эффекты изохорного и изобарного процессов? Энтальпия, ее физический смысл.
8. Что такое стандартный тепловой эффект химических реакций? Как он связан с изменением энтальпии при эндо - и экзотермических реакциях? Какие требования должны выполняться при записи термохимических уравнений?
9. Зависимость тепловых эффектов реакции от температуры. Закон Кирхгофа, его физический смысл и значение.
10. Газофазная реакция описывается уравнением С6Н14 +3О2 = 6СО + 7Н2. Определите теплоту (тепловой эффект) реакции при 13500С (DH0f, 298 в кДж/моль, а – в Дж/моль.К):
Компонент DH0f, 298 a1 а2.103 а3.106 а4.10-5
С6Н 14(г,19 8,66 505,85 -184,43 0
О2(г) 0 31,46 3,39 0 3,77
СО(г,53 29,41 4,10 0 -0,46
Н2(г) 0 27,28 3,26 0 0,50
11. Изопропиловый спирт получают гидратацией при 2400С по уравнению С3Н6 + Н2О → (СН3)2СНОН. Определить теплоту химической реакции при данной температуре, если в интервале температур 298-500 К средние изобарные молярные теплоемкости компонентов системы известны: изопропанола 110,78; пропена 79,86 и воды 34,49 Дж/моль.К. DН0298,f((СН3)2СНОН) = - 272,59 кДж/моль, DН0298, f(С3Н6) = -20,41 кДж/моль, DН0298, f(Н2О) = -241,81 кДж/моль.
12. Формулировка закона Гесса. Подтверждение его примерами. Понятие о круговых циклах.
13. Следствия закона Гесса и их значение.
14. Стандартная теплота (энтальпия) образования и стандартная теплота (энтальпия) сгорания вещества. Каковы значения этих величин?
15. Теплота растворения вещества. Какими процессами определяются ее знак и величина?
16. Теплота нейтрализации. Зависимость ее величины от природы кислот и оснований.
17. Какими приборами определяют тепловые эффекты химических реакций? Что представляет собой термометр Бекмана, как его применяют?
18. Каким образом определяют теплоту нейтрализации кислот и оснований? Объяснить, привести формулы для расчета.
19. Какое количество теплоты выделится при добавлении к 100 мл 1 М раствора азотной кислоты 150 мл раствора гидроксида калия с концентрацией 0,9 моль/л? Ответ обосновать расчетами.
20. Определите тепловой эффект процесса нейтрализации 200 мл 0,1 М раствора уксусной кислоты 150 мл 0,2 М раствора гидроксида калия, если теплота реакции нейтрализации 1 моль кислоты составляет 55,7 кДж. Чему равна теплота диссоциации кислоты?
21. Определите тепловой эффект нейтрализации 150 мл 0,2 М раствора дихлоруксусной кислоты 100 мл 0,15 М раствора КОН, если теплота реакции нейтрализации составляет 62 кДж/моль. Чему равна теплота диссоциации кислоты?
22, Определите тепловой эффект нейтрализации 120 мл 0,5 М плавиковой (фтороводородной) кислоты 150 мл 0,4 М раствора гидроксида калия. Теплота реакции нейтрализации реакции составляет 68 кДж/моль. Чему равна теплота диссоциации кислоты?
22. Определите тепловой эффект нейтрализации 200 мл 0,3 М раствора аммиака 150 мл 0,1 М раствора соляной кислоты, если теплота реакции нейтрализации аммиака составляет 51,414 кДж/моль. Чему равна теплота диссоциации аммиака?
23. Второй закон термодинамики, его формулировки. Статистический характер закона.
24. Энтропия, ее физический смысл, связь ее с вероятностью существования системы, изменения в обратимом и необратимом процессах.
25. Третий закон термодинамики, его формулировка и физический смысл.
26. Что представляют свободная и связанная энергии системы?
27. Что такое изохорно-изотермический и изобарно-изотермический потенциалы? Связь последнего с максимальной и полезной работой процесса.
28. Как величина стандартного изобарно-изотермического потенциала позволяет судить о направлении и пределах протекания химических реакций?
29. Какова взаимосвязь между свободной энергией системы и температурой? Уравнение Гиббса-Гельмгольца, его физический смысл и значение.
30. Исходя из нижеприведенных данных определите температурные границы протекания газофазной реакции С2Н6 « С2Н4 + Н2:
Компонент DH0f, 298 , кДж/моль S0f, 298 , Дж/моль.K
C2H6(г) - 84,67 229,49
С2Н4(г) 52,30 219,45
Н2(г,52
31. В каком направлении нижеприведенная реакция будет протекать самопроизвольно: Fe2O3(к) + 3H2(г) « 2Fe(к) + 3H2O(г). При какой температуре наступит равновесное состояние?
Вещество: Fe2O3(к) H2(г) Fe(к) H2O(г)
DH0f, 298 , кДж/моль -821,3,84
S0f, 298 , Дж/моль.K 89,96 130,6 27,15 188,74
32. Определить теплоту газофазной реакции СН3ОН + 1,5 О2 → СО2 + Н2О при 500 K, учитывая следующие данные (а – в Дж/моль.K):
Компонент DH0f, 298, кДж/моль a1 а2.103 а3.106 а4.10-5
СО ,51 44,14 9,04 0 –2,54
Н2О(г) –241,83 30,12 11,3 0 0
О2(г) 0 31,46 3,39 0 -3,77
СН3ОН(г) – 201,17 20,42 103,68 – 24,64 0
33. Определить теплоту газофазной реакции СН3ОН + 1,5 О2→ О2 + 2Н2О при 500 K исходя из стандартных энтальпий образования и средних молярных теплоемкостей:
Вещество: СО2 Н2О О2 СН3ОН
DН0298, f(Х), кДж/моль: - 393,5,8,17
Ср(Х), Дж/моль.К: 33,13 33,57 29,37 49,37
35. Определите константу реакции образования метанола по схеме СО(г) + 2Н2(г) « СН3ОН(г) при стандартных условиях, если DH0f, 298(СО) = –105,6 кДж/моль, DH0f,298(СН3ОН) = –192,4 кДж/моль; S0f,298(CO) = 189,2 Дж/град.моль, S0f,298(Н2) = 124,8 Дж/град.моль, S0f,298(СН3OН) = 227,2 Дж/град.моль.
36.Рассчитайте константу равновесия по изменению стандартной энергии Гиббса реакции NO2(г) + SO2(г) « NO(г) + SO3(ж). DG0298 = –31,52 кДж.
37. Исходя из теплот реакций
S(к) + O2(г) = SO2(г) + 296,9 кДж, NO(г) + 0,5 O2(г) = NO2(г) +56,8 кДж
вычислите тепловой эффект реакции S(к)+2 NO2(г) = SO2(г) + 2NO(г)
38. Исходя из приведенных уравнений определите стандартную энтальпию образования Са(ОН)2:
Са(к) + 0,5 О2(г) = СаО(к), DН0298 = – 635,6 кДж/моль
Н2(г) + 0,5 О2(г) = Н2О(ж), DН0298 = – 285,84 кДж/моль
СаО(к) + Н2О(ж) = Са(ОН)2(к), DН0298 = – 65,06 кДж/моль.
39. На основе термохимических расчетов установите наиболее вероятный процесс, описываемый уравнениями:
а) MgCl2(к) + H2SO4(ж) + 7H2O(ж) = MgSO4.7H2O(тв) + 2HCl(г)
б) MgCl2(к) + H2SO4(ж) = MgSO4(тв) + 2HCl(г)
Стандартные энергии Гиббса образования MgCl2(к), MgSO4.7H2O(тв),
MgSO4(тв), H2O(ж), H2SO4(ж) и HCl(г) соответственно равны: –591,6, –2868,
– 1158,7, –237,4, –690,7 и –94,5 кДж/моль.
40. На основе расчетов докажите возможность образования малахита по следующим уравнениям:
а) Cu(OH)2(к) + CO2(г) = (CuOH)2CO3(тв)
б) CuSO4(к) + 2Na2CO3(к) + H2O(ж) = (CuOH)2CO3(тв) + 2Na2SO4(тв) + CO2(г)
Стандартные энергии Гиббса образования Cu(OH)2(к), CuSO4(к), Na2CO3(к), (CuOH)2CO3(тв), Na2SO4(тв), CO2(г) и воды соответственно равны: –59,6; –662,2; –1047,5; – 900,9; – 1266,8; – 394,6 и – 237,4 кДж/моль.
41. Возможно ли протекание реакции Cl2(г) + 2HI(г) = I2(к) + 2HCl(г) при стан-дартных условиях и каково влияние повышения температуры на направ-ление процесса? DG0f, 298(HCl) = –95,2 кДж/моль, DG0f, 298(HI) = –1,8 кДж/моль.
42. Определите возможность взрыва аммиачной селитры по схеме
2NH4NO3(к) = 2N2(г) + O2(г) + 4H2O(г).
DG0f, 298(NH4NO3) = –183,9 кДж/моль, DG0f, 298(H2O) = –228,8 кДж/моль.
43. Химическое равновесие. Константа равновесия. Смещение равновесия. Принцип Ле-Шателье. Связь константы равновесия с энергией Гиббса.
44. В организме человека в результате метаболизма образуется глицерин С3Н8О3, который далее превращается в углекислый газ и воду. Вычислите изменение энергии Гиббса этого превращения. DG0f, 298(С3Н8O3) = –480 кДж/моль, DG0f,298(H2O) = –228,8 кДж/моль, DG0f, 298(СО2) = –394,6 кДж/моль.
Тема: «Химическая кинетика. Катализ»
1. Что изучает химическая кинетика? Определение скорости реакции. От чего зависит скорость химической реакции?
2. Основной закон химической кинетики.
3. Порядок реакции. Кинетическая классификация реакций.
4. Методы определения порядка реакции (метод подстановки, графический метод, метод определения периода полураспада).
5. В присутствии концентрированной серной кислоты муравьиная кислота разлагается с образованием монооксида углерода по уравнению НСООН(р-р) ® Н2О(ж) + СО(г). По нижеприведенным результатам наблюдения за разложением муравьиной кислоты определите порядок, константу скорости этой реакции и период полупревращения:
Время, мин.: ¥
Объем СО.106 м3:55 1
6. Кинетика реакции 2Н2О2(р-р) ® 2Н2О(ж) + О2(г) изучалась по выделению кислорода по времени. Получили следующие результаты:
Время, мин.: 6¥
Объем О2, см3: 19,3 32,6 41,3 46,5 48,3 50,4 58,3
Определите порядок, период полупревращения, константу скорости этой реакции.
7. Кинетика гидролиза монохлоруксусной кислоты CH2ClCOOH(р) + Н2О(ж) ® CH2(OH)COOH(р) + HCl(р) изучалась по изменению концентрации HCl в сис-теме. Исходная концентрация монохлоруксусной кислоты 0,1 моль/л. По приведенным ниже данным определите порядок, период полупревращения и константу скорости этой реакции:
Время, мин: 0 1,0 3,0 6,0 10,0 15,0 22,0
С(HCl).103, М: 0,0 7,0 19,0 35,5 51,9 66,6 80,0
8. При изучении кинетики газофазной реакции CH2ClCH2Cl ® C2H4 + Cl2 при 3600С и давлении 47,318 кПа получены следующие данные:
Время, мин:
Объем Cl2 .106, м3:
Определите порядок, период полупревращения и константу скорости этой реакции.
9. Кинетика реакции образования фосгена CO + Cl2 ® COCl2 изучалась путем наблюдения за изменением концентрации СО и Cl2 в смеси эквивалентного исходного состава. По нижеприведенным результатам определите порядок, период полупревращения и константу скорости этой реакции:
Время, мин: 0
С(Х).103, моль/л: 18,7 17,9 17,6 17,3 17,0 16,4
10. По мере протекания реакции между эквивалентными количествами СО и хлора согласно уравнению CO + Cl2 ® COCl2 при 270С наблюдалось уменьшение общего давления системы:
Время, мин.:
Р, кПа: 96,5 89 82,9 77,4 71,4
Определите порядок и рассчитайте константу скорости этой реакции, период полупревращения.
11. Сахароза в кислой среде гидролизуется по уравнению С12Н22О11 + Н2О = С6Н12О6(глюкоза) + С6Н12О6(фруктоза). Сахароза вращает плоскость поляризации вправо, смесь глюкозы и фруктозы – влево. Угол вращения пропорционален концентрации растворенных веществ. В опыте, проводившемся при 250С в 0,5н растворе HCl, изменение угла вращения плоскости поляризации (a) раствора сахарозы во времени (t) было следующее:
t, мин: 0 ¥
a, градусы 25,16 5,46 - 3,01 - 7,39 - 8,38
Учитывая, что инверсия сахарозы в присутствии большого избытка воды идет по первому порядку, вычислить константу скорости реакции, период полупревращения.
12. Сахароза в кислой среде гидролизуется по уравнению С12Н22О11 + Н2О = С6Н12О6(глюкоза) + С6Н12О6(фруктоза). Сахароза вращает плоскость поляризации вправо, смесь глюкозы и фруктозы – влево. Угол вращения пропорционален концентрации растворенных веществ. В опыте, проводившемся при 250С в 0,5н растворе молочной кислоты, изменение угла вращения плоскости поляризации (a) раствора сахарозы во времени (t) было следующее:
t, мин: 0 1¥
a, градусы 34,50 31,10 20,36 13,98 - 10,77
Учитывая, что инверсия сахарозы в присутствии большого избытка воды идет по первому порядку, вычислить константу скорости реакции, период полупревращения.
13. Энергия активации реакции гидролиза сахарозы равна 114 кДж/моль. Период полупревращения при 500С равен 2,4 с. Рассчитайте константу скорости при 400С.
14. Константа скорости реакции 2SO2(г) + O2(г) = 2SO3(г) при 5250С равна 0,48 с-1, а при 6650С 1,9 с-1. Какова энергия активации этой реакции?
15. Константа скорости гидролиза сахарозы при 250С равна 3,2.10-3 час-1. Рассчитайте а) время, за которое гидролизу подвергается 10% исходного количества сахарозы; б) какая часть сахарозы подвергается гидролизу через 5 суток и в) период полупревращения.
16. Катализ. Катализаторы. Характеристики катализатора: активность, селективность. Фотохимические процессы. Ферменты. Уравнение ферментативного катализа.
17. Константа скорости реакции каталитического разложения Н2О2 при 297 К равна 0,068 мин-1, а при 312 К 0,107 мин-1. Чему равна энергия активации этой реакции?
18. При 170С сердце лягушки совершает 30 сокращений в минуту, а при 270С 60. Вычислите энергию активации процессов, лежащих в основе сокращений сердечной мышцы лягушки.
19. Кинетика каталитического разложения 2Н2О2 = 2Н2О + О2 определялась по изменению концентрации Н2О2 в растворе при 39оС:
время, мин 0
С(Н2О2), моль/л 5,46 1,09 0,22 0,044
Определите константу скорости, порядок реакции и период полупревращения.
20. Содержание витамина В15 в крови после инъекции изменяется следующим образом:
время, час
Содержание витамина, мг/кг 0,42 0,37 0,22 0,05 0(следы)
Определите константу скорости, порядок реакции и период полупрев-ращения.
21. Константа скорости реакции второго порядка при 298 К равна 1,5.10–5 л/моль. с, а при 323К 5,2.10–5 л/моль. с. Вычислите энергию активации.
22. Кинетика оседания эритроцитов изучалась по измерению концентрации эритроцитов в плазме:
время, мин 0
С(эритроцитов), л–1 .10–12 1,0 0,5 0,33 0,25 0,17 0,14
Определите константу скорости реакции, порядок реакции и период полупревращения.
23. Константа скорости гидролиза новокаина при 313 К равна 0,66 мин-1, энергия активации реакции равна 55,2 кДж/моль. Какая массовая доля новокаина разложится за 10 дней хранения при 293К?
24. При хранении таблеток анальгина установлено, что константа скорости разложения при 200С составляет 1,5.10–9 с-1. Определите срок хранения таблеток (время разложения 10% вещества) при 200С.
Тема: Буферные растворы
1. Что представляют кислотно-основные буферные системы? Какие типы буферных систем различают, из каких веществ их готовят?
2. Вывод уравнения буферного действия на примере кислотно-буферной системы.
3. Вывод уравнения буферного действия на примере основной буферной системы.
4. Механизм поддержания постоянства рН при добавлении к буферному раствору сильных электролитов (кислот и щелочей). Дать объяснения, привести примеры.
5. Механизм поддержания постоянства рН при разбавлении буферного раствора. Дать объяснения, привести примеры.
6. Рассчитать значение рН, которое приобретает 0,1М ацетатный буфер, после добавления к нему: а) 0,02 моль сильной одноосновной кислоты; б) 0,02 моль однокислотной щелочи. pK(СН3СООН) = 4,74.
7. Рассчитать значение рН, которое приобретает 0,2 М аммиачный буфер, после добавления к нему: а) 0,02 моль однокислотной щелочи; б) 0,02 моль одноосновной кислоты. pK(NН4ОН) = 4,73.
8. При исследовании активности трансфераз динитрофенилгидразиновым методом применяют фосфатный буфер. Для его приготовления смешивают 160 мл 0,1 М раствора дигидрофосфата калия KH2PO4 и 840 мл 0,1 М раствора гидрофосфата натрия Na2HPO4. Вычислите рН буфер-ного раствора. рK2(Н3РО4) = 7,21.
9. Рассчитать значение рН фосфатного буферного раствора, содержащего в 1 л по 0,08 моль дигидрофосфата (NaH2PO4) и гидрофосфата натрия (Na2HPO4) после добавления к нему 0,01 моль NaOH. рK2(Н3РО4) = 7,21.
10. Что такое буферная емкость? Отчего она зависит?
11. Рассчитать емкость буферного раствора по кислоте, если при добавлении к 150 мл этого раствора 2 мл соляной кислоты с молярной концентрцией эквивалента 0,8 моль/л, рН изменится от 7,3 до 7,0.
12. Рассчитать буферную емкость (по кислоте и по основанию) ацетатного буфера, содержащего в 1 л 0,08 моль уксусной кислоты и 0,04 моль ацетата натрия. pK(СН3СООН) = 4,74.
13. Рассчитать буферную емкость (по кислоте и по основанию) фосфатного буфера, содержащего в 1 л 0,09 моль дигидрофосфата (NaH2PO4) и 0,05 моль гидрофосфата натрия (Na2HPO4). рK2(Н3РО4) = 7,21.
14. Рассчитать буферную емкость (по кислоте и по основанию) аммиачного буфера, содержащего в 1 л 0,1 моль аммиака и 0,04 моль хлорида аммония. pK(NН4ОН) = 4,73.
15. В каких объемах нужно смешать растворы уксусной кислоты и ацетата натрия с одинаковой молярной концентрацией, чтобы приготовить 100 мл буферного раствора с рН = 5? pK(СН3СООН) = 4,74.
16. В каких объемах нужно смешать растворы аммиака и хлорида аммония с одинаковой молярной концентрацией, чтобы приготовить 100 мл буферного раствора с рН = 10? pK(NН4ОН) = 4,73.
17. В каких объемах нужно смешать растворы дигидрофосфата (NaH2PO4) и гидрофосфата натрия (Na2HPO4) с одинаковой молярной концентрацией, чтобы приготовить 100 мл буферного раствора с рН = 8,4? рK2(Н3РО4) = 7,21.
18. К 20 мл 1%-ного раствора NH4NO3 (r= 1 г/мл) добавили 1 мл 0,5М раствора аммиака. Раствор разбавили в мерной колбе до 100 мл. Вычислите рН полученного раствора. Kb = 1,8.10-5, pKb = 4,75. Ответ: 8,55.
19. Сколько мл 0,2 М раствора карбоната натрия надо добавить к 10 мл 0,3 М раствора гидрокарбоната натрия, чтобы получить раствор с рН = 10?
Ka2 = 4,7.10-11, pKa2 = 10,33. Ответ: 7 мл.
20. Сколько (г) Na2CO3 надо добавить к 100 мл 0,3 М раствора NaHCO3, чтобы получить раствор с рН 10?, pKa2 = 10,33. Ответ: 1,487 г.
21. Как изменится рН фосфатного буфера, приготовленного смешением по 100 мл 0,1М раствора дигидрофосфата калия и 0,3М раствора гидрофосфата натрия, при добавлении 10 мл 0,2М раствора гидроксида натрия? рК2(Н3РО4) = 7,21. Ответ: увеличится на 0,128.
22. Точка перехода фенолфталеина при рН 8,5. При рН > 8,5 он малиновый, а при рН < 8,5 бесцветный. Какое количество хлорида аммония необходимо добавить к 50 мл 0,1 н раствора аммиака, чтобы в присутствии фенолфталеина раствор был окрашенным? рК(NH3) = 4,75. Ответ: 0,028 моль.
23. К 100 мл крови для изменения рН от 7,36 до 7,0 надо добавить 36 мл 0,05 н раствора хлороводорода. Рассчитайте буферную ёмкость крови по кислоте. Ответ: 0,05 моль/л.
24. Сколько (моль эквивалентов) щелочи нужно добавить к 1 мл буферного раствора, чтобы изменить рН от 7,36 до 7,50, если буферная емкость его равна 0,034 моль/л? Ответ: 4,76.10-6 моль.
25. В какой из биологических жидкостей: в желудочном соке (рН = 1,5 – 2,5), в кишечном соке (рН = 7,5 – 8,2) или в крови (рН = 7,36) будет наибольшая концентрация НСО3−, если рК(Н2СО3) = 6,1?
Тема: Коллигативные свойства растворов
1. Какие свойства растворов называются коллигативными? Что к ним относится? Привести соответствующие уравнения для свойств растворов неэлектролитов и электролитов.
2. Понижение температуры замерзания растворов. Криоскопическая постоянная, её физический смысл.
3. Повышение температуры кипения растворов. Эбулиоскопическая постоянная, её физический смысл.
4. Криометрия. Как она проводится и какие параметры растворов и растворенных веществ позволяет определить?
5. Определить молекулярную массу вещества (неэлектролита), если водный его раствор, приготовленный растворением 90 г вещества в 100 г воды, замерзает при температуре –20С. K(H2O) = 1,86.
6. Что такое изотонический коэффициент, как он связан со степенью диссоциации слабых электролитов в растворе? Как он может быть определен на практике?
7. Давление водяного пара над раствором 24,8 г хлорида калия в 100 г воды при 1000С равно 91,4 кПа. Вычислите изотонический коэффициент, если давление водяного пара при этой температуре равно 101,33 кПа.
8. Раствор, содержащий 8 г гидроксида натрия в 1000 г воды, кипит при 100,1840С. Определите изотонический коэффициент. Е (Н2О) = 0,520С.
9. Рассчитайте кажущуюся степень диссоциации хлорида лития в 0,1 н растворе соли, если этот раствор изотоничен с 0,19 М раствором сахара С12Н22О11 при 00С. Ответ: 0,9.
10. Определите степень диссоциации хлоруксусной кислоты в растворе, содержащем 0,945 г хлоруксусной кислоты в 100 г воды. Относительное понижение температуры замерзания раствора составляет 0,2060. K(H2O) =1,86.Ответ: 0,1.
11. Что такое осмос? От чего зависит осмотическое давление в растворах неэлектролитов и электролитов?
12. Каково значение осмоса в жизнедеятельности организма (поддержание механической упругости тканей, лизис и плазмолиз клеток, роль онкотического давления плазмы крови)? Каковы требования к осмотической концентрации лекарственных растворов?
13. Каким (гипо-, гипер - или изотоническим) является 2%-ный раствор глюкозы (плотность 1,08 г/мл) при 3100K, применяемый для внутривенного введения при отеке легких, если осмотическое давление плазмы крови 780 кПа.
14. Определите молярную массу растворённого вещества, если раствор, содержащий в 0,5 л 6 г вещества, при 170С обладает осмотическим давлением 4,82.105 Па. Ответ: 60 г/моль.
15. Осмотическое давление раствора гемоглобина в воде, содержащего 124 г/л при 17оС равно 0,04338 атм. Рассчитайте молекулярную массу гемоглобина. Ответ: 67814 г/моль.
16. Рассчитайте осмотическое давление при 0оС в мм вод. ст. и понижение температуры кристаллизации 1%-ного альбумина (молекулярная масса 68000). Ответ: 34,1 мм вод. ст; 0,00028.
17. Понижение давления пара над раствором, содержащим 5,4 г вещества в 180 г воды, при 800С и над чистым растворителем при той же температуре равно 144 Па. Определите молярную массу растворённого вещества. Ответ: 180 г/моль.
18. Определите понижение температуры замерзания крови, если осмоти-ческое давление при 37оС равно 7,63 атм. Ответ: 0,56.
Тема «Химическое и фазовое равновесие»
1. Что такое фаза, система, фазовые превращения и фазовое равновесие?
2. Что такое тепловой эффект фазового перехода? Как он зависит от условий, влияющих на состояние фаз (температуры, давления)? Уравнение Клапейрона-Клаузиуса, его физический смысл.
3. Что такое компонент и независимый компонент в системе фаз? Отчего зависит число независимых компонентов в системе? Объяснить и привести примеры.
4. Что такое параметры состояния фаз и число степеней свободы системы? Объяснить и привести примеры.
5. Сформулировать правило фаз Гиббса. Что оно характеризует? Какие виды систем различают по правилу фаз?
6. Что представляют диаграммы состояния фаз? Какие бывают виды
диаграмм? Объяснить, привести примеры.
7. Анализ условий фазового равновесия в однокомпонентных системах по правилу фаз.
8. Анализ закономерностей фазового равновесия в однокомпонентных системах с одной твердой фазой на примере фазовой диаграммы воды.
9. Анализ фазового равновесия двухкомпонентных систем по правилу фаз.
10. Определение сущности физико-химического анализа. Принципы, лежащие в его основе, его значение для фармации.
11. Что такое термический анализ? Как он проводится и что позволяет установить? Дать объяснения, привести примеры.
12. Ход кривых охлаждения сплавов двух химически невзаимодействующих веществ, взаимнонерастворимых в твердом состоянии. Для чего используются
эти кривые?
13. Анализ по правилу фаз диаграмму плавления двух химически невзаимо-действующих веществ, взаимно нерастворимых в твердом состоянии.
14. Эвтектические и неэвтектические сплавы. Как они отличаются по характеру кристаллизации, составу и структуре в твердом состоянии?
15. Как определяется относительное количество фаз по диаграмме плавления? Правило рычага.
16. По нижеприведенным данным постройте фазовую диаграмму и по правилу рычага определите: а) характеристики исходного и конечного фазового состояния системы при охлаждении 60%-ного раствора NH4HCO3 со 1000С до 200С; б) какое вещество и в каком количестве выпадает в осадок при охлаждении? в) при какой температуре начинается кристаллизация системы? г) какова конечная концентрация раствора?
w(NH4HCO3),% : 060
t, 0С: 088
17. По нижеприведенным данным постройте фазовую диаграмму и по правилу рычага определите: а) характеристики исходного и конечного фазового состояния системы при охлаждении 10%-ного раствора CaCl2 с 100С до –250С; б) какое вещество и в каком количестве выпадает в осадок при охлаждении?; в) при какой температуре начинается кристаллизация системы? г) какова конечная концентрация раствора?
w( CaCl2),% : 0
t, 0С: 0
18. По нижеприведенным данным постройте фазовую диаграмму и по правилу рычага определите: а) характеристики исходного и конечного фазового состояния системы “п-ксилол – м-ксилол”, содержащей 0,3 доли м-ксилола при охлаждении с 100С до –350С; б) какое вещество и в каком количестве кристаллизуется при охлаждении?; в) при какой температуре начинается кристаллизация системы? г) каков состав конечной смеси?
c(м-С6Н4(СН3)2),% : 0 0,2 0,4 0,6 0,8 0,88 1,0
t, 0С:
19. Анализ систем без твердой фазы (2-х компонентных жидких смесей). Как влияет взаимная растворимость на фазовое состояние их смесей? Что такое критическая температура растворения?
20. Анализ фазовых диаграмм систем двух жидкостей с частичной (ограниченной) растворимостью. Привести примеры.
21. Классификация растворов в системах с неограниченной взаимной растворимостью.
22. Закон Рауля. Два его математических выражения.
23. Идеальные растворы жидкостей. Анализ диаграммы “состав–давление пара” для таких растворов.
24. Растворы жидкостей с положительными отклонениями от закона Рауля. Анализ диаграммы “состав–давление пара” для таких растворов.
25. Растворы жидкостей с отрицательными отклонениями от закона Рауля. Анализ диаграммы “состав–давление пара” для таких растворов.
26. Фазовое равновесие “пар – раствор” при постоянном внешнем давлении. Анализ фазовой диаграммы. Формулировка первого закона Коновалова.
27. Фазовое равновесие “пар – раствор” при постоянном внешнем давлении с отклонениями от закона Рауля. Анализ фазовой диаграммы. Формулировка второго закона Коновалова.
28. Что такое азеотропные растворы жидкостей? Дать объяснения, привести примеры.
29. Основные практические правила перегонки жидкостей (следствия из законов Коновалова).
30. По нижеприведенным данным постройте фазовую диаграмму системы “HNO3 - H2O” и определите тип системы, состав пара над 50%-ным водным раствором, температуру начала кипения 20%-ного раствора:
w(HNO3),% : 090 100
t1, 0C:
t2, 0C:
31. Экспериментально определены значения парциальных давлений над системой ацетон–хлороформ при 35,20С в зависимости от состава:
c(CHCl3) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
р(CHCl3), кПа 0 4,53 10,93 19,72 30,0 39
р((CH3)2CO), кПа 45,85 36,0 24,40 14,0 5,6 0
На основании этих данных постройте график зависимости парциальных и общего давления над системой от состава. Определитеь, при каком общем давлении начнет кипеть система, содержащая 50% хлороформа при 35,20С.
32. При 500С для системы этанол–дихлорэтан были получены следующие парциальные давления:
c(C2H5ОН) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
р(C2H5ОН), кПа 13,49 17,73 19,46 20,24 20,84 21,54 22,60 24,16 26,71
р(C2H4Cl2), кПа 28,6 27,4 26,86 26, 51 25,84 24,63 22,48 18,42 11,46
Давление пара чистого этанола при этой температуре 29,6 кПа, а чистого дихлорэтана 31,12 кПа. Постройте диаграмму зависимости парциальных и общего давлений от состава. Определите, при каком общем давлении начнет кипеть система, содержащая 45% этанола.
33. При изучении равновесия жидкость-пар в системе хлороформ-диэтиловый эфир при 250С были получены следующие данные:
c((C2H5)2О) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 0,9
р((C2H5)2О ), кПа 0 4,6 12,86 26,66 40,92 53,31
р(CHCl3), кПа 19,33 14,80 9,20 4,6 1,65 0
Постройте график зависимости парциальных и общего давления над системой от состава. Определите, при каком общем давлении начнет кипеть система, содержащая 45% эфира.
34. При 400С давления паров дихлорэтана C2H4Cl2 и бензола C6H6 равны 20,66 и 24,32 кПа соответственно. По нижеприведенным данным постройте график зависимости общего и парциальных давлений пара от состава:
c(C6H6) 0,13 0,345 0,56 0,7 0,85 0,925
р(C6H6), кПа 2,92 8,340 13,46 16,22 20,55 22,30
р(C2H4Cl2), кПа 17,90 13,54 9,33 6,63 3,2 1,7
Определите тип раствора, указать состав смеси, которая будеть кипеть под давлением 22,66 кПа и давление, под каким закипит смесь, содержащая 40% бензола.
35. По нижеприведенным данным постройте фазовую диаграмму системы “диэтиловый эфир - CCl4” и определите тип системы, состав пара над раствором, содержащим 40% диэтилового эфира, температуру начала кипения 50%-ного раствора:
w( CCl4),% : 060
t1, 0C:65 67,5,5
t2, 0C:,5,5,5
36. По нижеприведенным данным постройте фазовую диаграмму системы “этанол - CCl4” и определите тип системы, состав пара над раствором, содержащим 20% CCl4, температуру начала кипения 55%-ного раствора:
w( CCl4),% : 060
t1, 0C:,2 63 63,7 64,5 66,2 68 71,2 77,5
t2, 0C: 75 71,5 67,5,2 69,5 71,5 73,7 76,2 77,5
37. По нижеприведенным данным постройте фазовую диаграмму системы “С6Н14 - C5Н12” и определите тип системы, состав пара над раствором, содержащим 30% C5Н12, температуру начала кипения 50%-ного раствора:
w( C5Н12),% : 060
t1, 0C:,5 60 57,5,5 37
t2, 0C: 68 62,542,5 40 37,5 36
38. По нижеприведенным данным постройте фазовую диаграмму системы “вода - уксусная кислота” и определите тип системы, состав пара над
70%-ным раствором уксусной кислоты, температуру начала кипения 50%-ного раствора:
w( CН3СООН),%: 0
t1, 0C:
t2, 0C:
39. Простая и фракционная перегонка жидкостей. Применение.
40. Непрерывная перегонка жидкостей, особенности ее проведения в лабора-торных и промышленных условиях (дефлегмация и ректификация).
41. Перегонка с водяным паром. Отчего зависит и как рассчитывается состав конденсата при этой перегонке? С какой целью она применяется? Перегонка в вакууме.
42. При 950С давление пара воды 84,476 кПа, а нафталина 2,066 кПа. Нафталин практически нерастворим в воде. Вычислить, какое количество воды потребуется для перегонки 100 г нафталина.
43. Как распределяются вещества между несмешивающимися жидкостями? Физический смысл и границы использования закона распределения.
44. Что такое экстракция, отчего зависит количество экстрагируемого вещества? Каково применение экстракции?
45. Экстракция пантолактона из водного раствора при производстве витамина В3 проводится сложным экстрагентом в установке непрерывного действия. Определите коэффициент распределения, если эффективное число ступеней экстракции в установке равно 3, объемное отношение экстрагент/рафинат равно 1/15, а концентрация пантолактона в рафинатной фазе равна на входе 197 кг/м3, а на выходе 15 кг/м3.
46. Коэффициент распределения иода между водой и сероуглеродом равен 0,0017. Водный раствор иода, содержащий 1 г иода в 1 л, взбалтывают с сероуглеродом. Сколько (г) иода экстрагируется из водного раствора, если: 1) 1 л водного раствора иода взбалтывать с 50 мл сероуглерода? 2) 1 л водного раствора взбалтывать последовательно с пятью отдельными порциями сероуглерода, по 10 мл каждая?
Ответ: 0,967 г и 0,999 г.
47. Коэффициент распределения иода между водой и четыреххлористым углеродом равен 0,0117. В 1 л водного раствора содержится 0,15 г иода. Какова степень извлечения иода из данного раствора с помощью 40 мл четыреххлористого углерода: 1) при однократном извлечении всем количеством растворителя? 2) при четырехкратном извлечении порциями по 10 мл? Ответ: 79% и 91,5%.
48. Коэффициент распределения масляной кислоты между хлороформом и водой равен 0,52 при 25оС. Сколько (г) масляной кислоты можно извлечь из 100 мл 0,5 М раствора масляной кислоты в хлороформе при встряхивании его: 1) однократно со 100 мл воды? 2) четырехкратно, используя каждый раз по 25 мл воды? Ответ: 2,89 г и 3,48 г.
49. Коэффициент распределения иода между водой и четыреххлористым уг-леродом равен 0,0117 при 25оС. Иод массой 0,762 г добавили к смеси,
состоящей из 50 мл четыреххлористого углерода и 50 мл воды. Вычислите концентрацию иода в водном слое. Ответ: 6,92.10-4 моль/л.
50. 0,02 н водный раствор пикриновой кислоты находится в равновесии с 0,07 н раствором ее в бензоле. Вычислить коэффициент распределения пикриновой кислоты между бензолом и водой, учитывая, что в воде пикриновая кислота диссоциирована и ее константа диссоциации равна 0,0164. Ответ: 36,8.
51. 0,8 М водный раствор молочной кислоты находится в равновесии с 0,016 М раствором ее в четыреххлористым углероде. Вычислить коэффициент распределения молочной кислоты между четыреххлористым углеродом и водой, учитывая, что в воде молочная кислота диссоциирована и ее степень диссоциации равна 1,48%. Ответ: 0,0203.
Тема: Растворы электролитов. Основы электрохимии
1. Что представляет удельная электропроводность растворов? Вывести формулу, дать определение, указать размерность.
2. Что характеризует удельная электропроводность? Дать объяснения.
3. Что характеризует эквивалентная электропроводность, какова ее взаимо-связь с удельной электропроводностью?
4. Как и почему изменяются удельная и эквивалентная электропроводности растворов слабых и сильных электролитов: а) при изменении темпе-ратуры; б) при разбавлении растворов?
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
