Химия (стр. 3 )

М( СО(СН3)2 ) = 58; na = 200/58 = 3,45

.

Но .

Откуда .

Пример 5 При какой примерно температуре будет замерзать водный раствор этилового спирта концентрации 0,4 (40%) масс. доли С2Н5ОН.

Решение. Используем формулу

.

Раствор замерзает примерно при – 270С.

Пример 6. Раствор, содержащий 1,70 г хлорида цинка в 250 г воды, замерзает при – 0,230С. Определить кажущуюся степень диссоциации ZnCl2 в растворе.

Решение. Вычисляем DТЗ данного раствора:

М(ZnCl2) = 136.

Из формулы

,

находим изотонический коэффициент:

Используя формулу i = 1 + (K – 1)a, вычисляем a соли в растворе (К = 3):

;

.

Пример 7 В 1 л водного раствора содержится 0,15 г йода. Какова будет степень извлечения йода из данного раствора 40 см3 ССl4:

а) при однократном извлечении всем количеством растворителя;

б) при четырехкратном извлечении порциями по 10 см3? Коэффициент распределения йода между Н2О и ССl4 0,0117.

Решение. Используем формулу

а) количество йода, оставшееся после однократного извлечения

n = 1

г.

Это составляет

.

Следовательно, в слой ССl4 перейдет

100 – 22,6 = 77,4 % йода;

б) количество йода, оставшееся после четырехкратного извлечения (n = 4)

г,

или .

В слой ССl4 перейдет 100 – 8,45 = 91,55%.

Вопросы для самоконтроля

1  В чем суть гидратной теории Менделеева? Какое из 2-х веществ КС1 и СН3СООН будет в воде диссоциировать, а какое не будет диссоциировать и почему?

2  Что такое осмос? Когда он наблюдается?

3  Закон Вант-Гоффа для неэлектролитов и разбавленных растворов сла­бых электролитов. Для чего в уравнение для определения осмотического давления вводится изотонический коэффициент?

4  Закон Рауля и отклонения от него.

5  1-й закон Коновалова, его графическое изображение. Как идет про­цесс перегонки жидких смесей, подчиняющихся этому закону? 1-й закон Коновалова, его графическое изображение с положительным и отрицательным отклонением. Как идет процесс перегонки жидких сме­сей, подчиняющихся этому закону? Что такое азеотроп? Как его разделить?

6  Что такое криоскопия? Написать формулу для определения молекуляр­ного веса вещества этим методом, когда растворенное вещество является неэлектролитом и электролитом. В какую из этих формул и почему вво­дится изотонический коэффициент? Как устроен криоскоп, что определяют с его помощью и как определяют?

7  Что такое эбулиоскопия? Написать формулу для определения молеку­лярной массы вещества этим методом, когда растворенное вещество являет­ся не электролитом и электролитом.

8  Две несмешивающиеся между собой жидкости. Вид диаграмм: давление - состав и t - состав. Объяснить, почему температура кипения смеси понижается?

9  На чем основана перегонка с водяным паром? Когда она применяет­ся? Что такое расходный коэффициент пара?

10  На каком законе основана экстракция из растворов? Написать формулу для определения количества экстрагированного вещества.

11  Закон распределения.

Литература: [4], с.109-139

Методические указания по теме 3.4. Дисперсные системы.

Приступая к изучению коллоидной химии, необходимо усвоить, что такое коллоид и что такое кристаллоид. Подробно изучить методы получения коллоидных растворов и строение коллоидных мицелл.

Приступая к изучения процесса адсорбции, сначала надо усвоить: что такое адсорбция и не путать с понятиями, «абсорбция» и «сорбция». Усвоить, что процессы адсорбции и хемосорбции имеют очень большое значение, так как широко применяется в нефтяной промышленности при очистке нефтепродуктов.

Пример 1 Золь йодистого серебра получен в результате постепенного добавления к 20 мл 0,01 н. раствора КI, 5 мл 0,12 н. раствора АgNO3. Написать формулу мицеллы получившегося золя и определить направление движения его частиц в электрическом поле.

Решение. Определяем какой из растворов взят в избытке:

число мг-экв КI 20×0,01 = 0,2 мг-экв

число мг-экв АgNO3 5×0,12 = 0,6 мг-экв.

В растворе имеется избыток AgNO3.

KI + AgNO3 « AgI + KNO3

Ядром коллоидных частиц золя AgI будут адсорбироваться преимущественно ионы Ag+ и частично ионы NO3 - . Формула мицеллы золя йодистого серебра

Заряд частиц определяется по потенциалобразующему иону. В данном случае она заряжена положительно (мицелла электронейтральна), и поэтому в электрическом поле частица будет двигаться к отрицательному полюсу (катоду).

Вопросы для самоконтроля

1  Что такое коллоид и кристаллоид?

2  Что такое дисперсная фаза и дисперсионная среда?

3  Дисперсионные методы получения коллоидных растворов?

4  Конденсационные методы получения коллоидных растворов?

5  Как построена мицелла? Имеет ли она заряд? Имеет ли заряд частица? Написать формулу мицеллы и определять знак заряда частицы, если кол­лоидный раствор AgCl получен реакцией двойного обмена:

а) между избытком AgNO3 и KCl;

б) между AgNO3 и избытком КС1;

6  Кинетические свойства дисперсных систем.

7  Оптические свойства дисперсных систем.

8  Электрокинетические явления.

9  Что такое коагуляция и каковы ее причины?

10  Что такое адсорбция? На поверхности раздела каких фаз она происхо­дит? Каково значение поверхностно-активных веществ?

11  Практическое применение адсорбции.

12  Что такое называется эмульсией?

13  Какие типы эмульсий Вы знаете?

14  Что такое эмульгатор, для чего он вводится и какова его роль? Меха­низм действия эмульгатора. Каким должен быть эмульгатор для эмульсий типа В/М и М/В?

15  Что такое обращение фаз эмульсий?

16  Процессы деэмульгирования и их значение для промышленности (на­пример, нефтяной).

17  Значение эмульсий.

18  Пены и их значение.

Литература: [1], с.214-216

Методические указания по теме 3.5. Растворы высокомолекулярных соединений.

При изучении этой темы обратить внимание на особенности растворов ВМС, т. е. на зависимость свойств полимеров от вязкости и молекулярной массы ВМС. Усвоить классификацию полимеров, а также уметь определять молекулярную массу этих растворов. Усвоить защитные свойства растворов ВМС и их практическое использование. Научиться определять «золотое число» растворов ВМС.

Вопросы для самоконтроля

1  Что такое высокомолекулярное соединение?

2  Перечислите особенности высокомолекулярные соединений. Агрегатные состояния высокополимеров.

3  Перечислите особенности растворов ВМС

4  Что такое набухание?

Литература: [1], с.274-281

Методические указания по теме 4.1. Классификация катионов и анионов.

При изучении данной темы необходимо обратить внимание на сущность качественного химического анализа веществ, качественные реакции и требования к ним, методы выполнения качественных реакций. Следует уяснить, что является дробным, а что систематическим методом качественного анализа
, виды классификации ионов, положительные стороны метода кислотно-основной классификации катионов и анионов на аналитические группы.

Вопросы для самоконтроля

1.  Какие реакции называются аналитическими? Признаки аналитических реакций.

2.  Что такое реактив?

3.  В чем сущность анализа, проводимого сухим и мокрым путем?

4.  Что такое систематический ход анализа?

5.  В чем разница между макро-, микро - и полумикрометодами? Назовите преимущества полумикроанализа.

6.  Что такое специфические реакции и реактивы? Приведите примеры специ­фических реакций. Объясните значение специфических реакций и реактивов в анализе смеси катионов.

7.  Что такое чувствительная реакция? Приведите примеры.

8.  Перечислите условия выполнения химических реакций.

9.  Что такое аналитическая группа и групповой реактив?

10.  Что положено в основу кислотно-основной классификации катионов на группы?

11.  На какие аналитической группы делятся кантоны?

12.  Что положено в основу классификации анионов на аналитические группы?

13.  На какие аналитической группы делятся анионы?

Литература [ 5 ], с.22-38

Методические указания по теме 4.2. Техника подготовки к проведению анализа.

При изучении данной темы необходимо обратить внимание на:

·  технику безопасности при работе с химической посудой;

·  технику работы с аналитическими весами;

·  методы разделения веществ и их очистки от примесей.

Вопросы для самоконтроля

1.  Как можно очистить от примесей неорганические вещества?

2.  Как можно очистить от примесей органические вещества?

3.  Какие моющие средства можно использовать для удаления неорганических загрязнений?

4.  Какие моющие средства можно использовать для удаления неорганических загрязнений?

Литература [5], с. 215-227

Методические указания по теме 4.3. Гравиметрический (весовой) метод.

При изучении данной темы необходимо обратить внимание на:

·  вычисление результатов по данным анализа;

·  вычисление погрешности анализа.

Гравиметрические (весовые) определения разнообразны, но их можно разделить на три типа.

Первый тип – когда определяемая составная часть количественно выделяется из анализируемого вещества в свободном виде и взвешивается.

По этому типу делают анализы на определение зольности, CaO в кальците, МgО в магнезите, нерастворимых веществ, сухого остатка.

Формула расчета по этому типу имеет вид:

w (%)=m(остатка) · 100%/m(навески),

где m(остатка) – масса остатка после прокаливания до постоянной массы;

m(н) – масса навески, взятая для анализа.

Второй тип – когда определяемая составная часть полностью удаляется из анализируемого вещества, а остаток взвешивается.

Расчет массовой доли ведут по формуле:

w (%)=m(остатка) · 100 %/ m(навески),

где m(остатка) – разность между массой навески до и после высушивания;

m(н) – масса навески вещества, взятая для анализа.

По этому типу анализируют сырье на содержание гигроскопической воды (влажность), также определяют кристаллизационную воду в кристаллогидратах (типа BaCI2·2H2O), СО2 в кальците и магнезите.

Во влажном или воздушно-сухом состоянии в веществе присутствует внешняя или гигроскопическая вода. Сухое или (абсолютно сухое) вещество получают высушиванием при 105-110°С. При этом удаляется гигроскопическая и внешняя влага. Для вычисления содержания компонента в сухом веществе массу определяемого компонента относят к массе сухой пробы. Для расчета используют формулу:

w (в-ва) × 100 %

w (абсолютно сухого вещества) = ¾¾¾¾¾¾¾

100 % – w (H2O)

где: ω (в-ва) массовая доля вещества;

ω (Н2О) – массовая доля воды в определяемом веществе.

Третий тип – когда определяемую составную часть связывают в химическое соединение, в виде которого она будет выделена и взвешена. Образовавшийся при этом осадок в большинстве случаев прокаливают. При этом аморфные осадки изменяют свой химический состав, теряя воду, а кристаллические – нет. Вследствие этого различают две формы анализируемого вещества: осаждаемую и весовую. Например, при анализе сплава на содержание AI его осаждают в виде AI(OH)3.

AI3+ + 3OH - = ¯ AI(OH)3

при прокаливании AI(OH)3 разлагается

2AI(OH)3 ¾¾¾® AI2O3 + 3H2O ­

AI(OH)3 – осаждаемая форма;

AI2O3 – весовая форма.

Иногда химический состав осаждаемой и весовой форм одинаков. Например, при определении бария осаждаемая и весовая форма – BaSO4.

Расчет массовой доли ведут по формуле:

mосадка × 100 % × F

w (о. в.) = ¾¾¾¾¾¾¾¾

m (н)

где: m(O) - масса осадка, получаемого в результате прокаливания до

постоянной массы;

m(н) - масса навески анализируемого вещества, взятая для анализа;

F - фактор пересчета, равный отношению молярной массы экви-

валента определяемого вещества к молярной массе эквива-

лента весовой формы.

По этому типу, в основном, делают все анализы. Когда нужно определить составную часть смеси (сплава).

Кроме расчета массовой доли компонента часто приходится рассчитывать массу навески анализируемого вещества. Масса навески пробы для анализа должна быть такой, чтобы массу взвешиваемой (весовой, гравиметрической) формы осадка можно было бы определить на аналитических весах с погрешностью не превышающей допустимого значения.

Обычно по техническим условиям допустимая погрешность анализа составляет десятые доли процента. Для соблюдения такого требования масса весовой формы осадка должна быть не менее 100 мг. При очень большой массе осадка возрастает количество реактивов и объем растворов, что затрудняет работу. Поэтому массу весовой формы осадка ограничивают в пределах нескольких десятых долей грамма путем выбора соответствующей исходной навески анализируемого вещества.

При этом нужно учесть, что если не известна масса остатка для первого и второго типа весовых определений, то ее принимаем равной от 0,01– 0,1 г.

Для третьего типа весовых определений массу осадка принимаем (если она не известна) в зависимости от формы осадка:

для кристаллических 0,3 – 0,5 г.;

для аморфных 0,1 – 0,3 г.

Часто для анализа веществ по третьему типу весовых определений необходимо рассчитать объем растворителя (осадителя), необходимый для проведения анализа. Теоретической основой этих расчетов является закон эквивалентов: все вещества реагируют друг с другом нацело в количествах, пропорциональных их эквивалентам.

Причем, если растворитель (осадитель) вещество летучее, его берут в два-три раза больше рассчитанного, если нелетучее – в полтора раза больше рассчитанного.

Расчет начальной навески или объема осадителя (растворителя) носит приближенный характер и рассчитывается до второго знака.

Например: Навеска каменного угля массой 1,9982г. после удаления влаги стала весить 1,8612г. Определить массовую долю гигроскопической влаги в угле.

Дано: Решение:

Это определение относится ко второму типу, поэтому применяем формулу:

m(нав.) = 1,9982г 1.1 ω (Н2О) =

m (ост.) = 1,8612г ω (Н2О) =

ω (Н2О) - ?

Ответ: ω (Н2О) = 6,88%

Вопросы для самоконтроля

1.  Какие количественные определения можно проводить при помощи гравиметрии-ческого метода анализа?

2.  Как рассчитывается навеска вещества, необходимая для анализа, например, золы?

3.  Какой объём растворителя (осадителя) эквивалентный или избыточный используют при осаждении и почему?

4.  Что такое весовая, осаждаемая форма вещества?

5.  Каковы условия осаждения кристаллических осадков?

Литература [5], с.11-35

Методические указания по теме 2.3. Титриметрический анализ

При изучении данной темы необходимо обратить внимание на:

·  сходство и различие между гравиметрическим и титриметрическим методами анализа;

·  способы выражения концентраций растворов в титриметрии;

·  расчеты, производимые в титириметричсеском анализе.

Для решения задач в титриметрическом методе следует повторить из курса “Химия” понятие эквивалента для всех классов неорганических соединений, т. к. основным законом в количественном методе анализа является закон эквивалентов. Кроме того, из этого же курса нужно повторить тему “Различные способы выражения концентрации растворов”.

Кроме рассмотренных ранее способов выражения концентрации растворов, в титриметрическом методе используется такое понятие как титр.

Титр раствора – масса вещества Х, содержащаяся в одном кубическом сантиметре раствора.

Т = (г/см3) (1)

где: m(Х) – масса вещества (Х), г;

V – объем раствора, см3;

Т – титр раствора, г ⁄см-3.

Титр рабочего вещества:

Т(р. в.) = (2)

где: С(р. в.) – молярная концентрация эквивалента рабочего вещества, (моль/ дм3);

М(f экв(р. в.) р. в.) – молярная масса эквивалента рабочего вещества, (г/моль).

Титр рабочего вещества по определяемому веществу равен:

Т( р. в./ о. в.) = (3)

где: С(р. в.) – молярная концентрация эквивалента рабочего вещества, (моль/дм3);

М(f экв(о. в.) о. в.) – молярная масса эквивалента определяемого вещества, (г/моль).

Если речь идет об одном веществе, то используют титр рабочего вещества, если одно вещество используют для определения второго, то для расчета пользуются титром по определяемому веществу. Титр расчитывается с точностью до седьмого знака ± 0,0000002.

Для приготовления раствора заданного титра (Т) в объеме (V) рассчитывается масса навески химически чистого растворенного вещества.

mнав. ═ Т × V (г) (4)

Если в условии задачи по результатам титрования даны объемы реагирующих веществ и молярная концентрация эквивалента одного из реагирующих веществ, тогда из отношения

С1• V1 = С2 • V2 (5)

можно определить молярную концентрацию эквивалента другого вещества.

C1 =

Приготовить раствор строго заданной концентрации не всегда удается, поэтому пользуются поправочными коэффициентом «К».

К = (6)

где: Спрак. – практически полученная молярная концентрация эквивалента рабочего вещества (моль / дм3);

Сстанд. – стандартная молярная концентрация эквивалента рабочего вещества, (моль ⁄ дм3)

С целью стандартизации расчетных формул в заводских химических лабораториях пользуются краткими величинами молярных концентраций эквивалента рабочих растворов. Чаще всего 0,1 моль / дм3; 0,01 моль / дм3; 0,5 моль /дм3; 0.05 моль/дм3; 0,2 моль /. Поправочный коэффициент величина всегда близкая к единице.

Заключительным моментом в проведении анализа является расчет массы определяемого вещества.

В основу расчета массы положена формула:

m (о. в.) = Т (р. в./о. в.) × V (р. р. ) (7)

Например: Для установления точной концентрации пипеткой отобрали 25,00 см3 раствора NaOH, на титрование которого затратили 23,61 см3 раствора соляной кислоты с титром 0,0040230 г/см3. Вычислить титр раствора щелочи и его титр по соляной кислоте.

Дано: Решение:

 

V(NaOH) = 25,00 cм3 1.1 Определяем молярную концентрацию эквивалента вещества соляной

V(HCl) = 23,61 см3 кислоты:

Т(HCl) = 0,0040230 г/см3 Т(HCl) =

Т(NaOH) − ? С(HCl)=== 0,11034 моль/дм3

Т(NaOH/HCl) − ? 1.2 Определяем молярную концентрацию эквивалента вещества щелочи:

С(NaOH) = = = 0,1043 моль/см3

1.3 Определяем титр раствора щелочи:

Т(NaOH) === 0,0041720 г/см3

1.4 Определяем титр раствора щелочи по соляной кислоте:

Т(NaOH/HCl) === 0,0038028 г/см3

Ответ: Т(NaOH) = 0,0041720 г/см3 , Т(NaOH/HCl) = 0,0038028 г/см3

Вопросы для самоконтроля

1.  В чём сходство и различие между гравиметрическим и титриметрическим методами анализа?

2.  Как определяется молярная масса эквивалента вещества в реакциях ионного обмена?

3.  Что такое титрованный раствор?

4.  Что такое поправочный коэффициент?

5.  Что такое титр рабочего раствора? Что такое титр рабочего раствора по определяему веществу?

6.  Что такое точка эквивалентности и как она устанавливается при титровании?

7.  Как готовят титрованные растворы?

8.  В чём заключается сущность титрований:

8.1.  прямого;

8.2. по остатку;

8.3. методом замещения?

Литература [5], с.92-114.

4. Задания для выполнения контрольной работы

Указание по выбору варианта и определение вопросов и заданий для контрольной работы

Выбор вопросов и заданий к контрольной работе определяется по фамилии, имени и отчеству студента, которые записываются в виде таблички, где номер буквы в ФИО определяет номер задачи, а буква, по нижеприведенной таблице, номер вопроса.

Если фамилии студентов одинаковые, то отсчёт номеров вопросов у одного из них, того кто имеет больший порядковый номер в журнале, производится в обратном порядке.

Например:

С	И	Д	О	Р	О	В
1	2	3	4	5	6	7
9	19	33	52	68	82	92

Таблица выбора вариантов для контрольной работы №1

ФИО	Номера вопросов
1	2	3	4	5	6	7
А, Б	1	16	31	46	61	76	91
В, Г	2	17	32	47	62	77	92
Д, Е,Ё	3	18	33	48	63	78	93
Ж, З,И	4	19	34	49	64	79	94
Й, К	5	20	35	50	65	80	95
Л, М	6	21	36	51	66	81	96
Н, О	7	22	37	52	67	82	97
П, Р	8	23	38	53	68	83	98
С, Т	9	24	39	54	69	84	99
У, Ф	10	30	40	55	70	85	100
Х, Ц	11	25	41	56	71	86	101
Ч, Ш	12	26	42	57	72	87	102
Щ, Ы	13	27	43	58	73	88	103
Ь, Ъ,Э	14	28	44	59	74	89	104
Ю, Я	15	29	45	60	75	90	105

1. Вычислите массовую долю кислорода (в %) в соединениях: