Программа по изучению курса физической и коллоидной химии Методические указания для изучения дисциплины. Варианты для контрольных заданий



страница5/8
Дата14.08.2016
Размер1.76 Mb.
ТипПрограмма
1   2   3   4   5   6   7   8

Задача № 1


 Клеточный сок, полученный из корней сахарной свеклы, имеет концентрацию сахара 17% (весовых). Вычислите его температуру замерзания и осмотическое давление для 27°С. Плотность раствора равна 1,1кг/м3.

 Задача №2


 При растворении 2,76 г трехатомного спирта в 200 г воды температура замерзания понизилась на 0,279 градуса. Определите молекулярную массу этого спирта и запишите его химическую формулу.

 Задача № 3

 При растворении 0,94 г фенола в 50 г этилового спирта температура кипения раствора повышается на 0,232°С. Определите  молекулярную массу фенола.

 Задача № 4

 Определите осмотическое давление водного раствора глюкозы при 25°С, если в 3 л раствора содержится 50г глюкозы.

Задача № 5

При созревании плодов, овощей активно идет процесс образования глюкозы, фруктозы из полисахаридов. Как это будет сказываться на морозостойкости растений?   Ответ обоснуйте.

Задача № 5

При какой температуре будет замерзать раствор,  содержащий 34,2 г сахарозы в 1000 г воды?



Задача № 7

Сколько граммов глицерина надо прибавить к I л воды, чтобы понизить температуру замерзания ее до - 3°С?



Задача № 8

Вычислите молекулярную массу и осмотическое давление спирта, водный раствор которого, содержащий 0,874 г спирта на 100г воды, замерзает при температуре - 0,354°С.



Задача № 9

 Широко применяемый антифриз для автомобилей содержит этиленгликоль CH2(OH)-CH2(OH). Сколько этого вещества следует добавить в воду радиатора общим объемом 7,5л, если темпера-тура в самый холодный зимний день достигает -20°С (плотность этиленгликоля 1,11 г/см3.



Задача №10

Секвойя - самое  высокое дерево  в мире. Полагая, что его высота 105,4 м, рассчитать осмотическое давление, необхо­димое для подъема воды от корней до вершины.

 Вопрос 11 -20. Опишите явления тургора и плазмолиза. Дайте понятия изотонических, гипертонических и гипотонических растворах.

Задача № 11

Осмотическое давление клеточного сока томатов при нормальных условиях составляет величину 990,55 кПа. Какая температура во время весенних заморозков будет оказывать на томаты повреждающее действие?

 Задача № 12

Концентрация раствора хлорида кальция в уксусной кислоте составляет 11,1%. Рассчитайте осмотическое давление, температуры кипения и замерзания этого раствора

(К=3.9К ·кг/кмоль, Е=3.1 К ·кг/кмоль, tз=16.60С, tк=118,50С).

 Задача № 13

Раствор трехатомного спирта, содержащий 1,38 г спирта в 100 г воды, замерзает при температуре  - 0,279 о С. Определить, что за спирт  растворен в воде.

Задача № 14

Смесь этиленгликоля и воды используют в качестве антифризной жидкости. При какой температуре будет замерзать эта жидкость, если в десятилитровый радиатор кроме воды добавить 0,43 л этиленгликоля, плотность которого 1,11 г/см3 .

 Задача № 15

Рассчитайте осмотическое давление, температуру замерзания и кипения раствора серы S  в бензоле (КС6Н6 =5,12 К×кг/кмоль,

Е С6Н6 =2,57 К×кг/кмоль), концентрация которого 3,6 %.

 Задача № 16

Раствор спирта в воде имеет осмотическое давление 29,56 кПа. Рассчитайте , при каких  температурах будет замерзать и закипать этот раствор.

 Задача № 17

Рассчитайте осмотическое давление, температуры кипения и замерзания раствора, содержащего 0,5 г ацетона в 100 г уксусной кислоты   (КСН3СООН =3,9 К×кг/кмоль, ЕСН3СООН =3,1 К×кг/кмоль, tкип. СН3СООН=118,5о С, tзам.СН3СООН=16,6о С ).

 Задача № 18

Клеточный сок, полученный из корней сахарной свеклы, имеет концентрацию сахара 17% (весовых). Вычислите его температуру замерзания и осмотическое давление для 27°С. Плотность раствора равна 1,1кг/м3.

 Задача № 19


 Сколько сахарозы содержится в 1000 г воды, если этот раствор замерзает при температуре –0,1860С (К=1,86К·кг/кмоль)?

 Задача № 20

 Найти осмотическое давление, температуры кипения и замерзания крови, которая изотонична с 0.34 М раствором электоролита (для воды: К= 1.86 К·кг/кмоль; Е=0.85 К·кг/кмоль)

 Вопрос 21-30. Запишете законы Рауля для растворов неэлектролитов и дайте им пояснение..

 Задача № 21

Рассчитать осмотическое давление, температуры кипения и замерзания 4 %-ного раствора гидроксида натрия в феноле, если криоскопическая постоянная фенола 7,27 К·кг/кмоль, эбулиоскопическая-3.6 К·кг/кмоль, а температуры его кипения и замерзания равны соответственно: tк=182,10С, tз=410С..


Задача № 22
Какова концентрация водного раствора этиленгликоля, замерза-ющего при температуре –220С? Найдите его осмотическое давление и температуру кипения.

Задача № 23

Спиртовый раствор йода имеет при нормальных условиях осмотическое давление 197,2 кПа. При какой температуре закипает этот раствор, если эбулиоскопическая  постоянная этилового спирта  Е= 1,16 К·кг/кмоль, а температура его кипения 78,30С.



Задача № 24

Какова концентрация раствора, содержащего ацетон в  уксусной кислоте, если его  осмотическое давление равно 233522 кПа. Рассчитайте его температуры кипения и замерзания, если для уксусной кислоты КСН3СООН =3,9 К×кг/кмоль, ЕСН3СООН =3,1 К×кг/кмоль, tк.=118,5о С,  tз.=16,6о С .



Задача № 25

Пятипроцентный водный раствор медного купороса используют в качестве фунгицида. Рассчитайте температуру замерзания этого раствора.



Задача № 26

Имеются растворы: 1М сахарозы, 0.01 М глюкозы и 0.1 М фруктозы. Какой из них обладает большим осмотическим давлением при нормальных условиях?

 Задача № 27

 Рассчитайте относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором, содержащим 11,1 г хлористого кальция в  180 г воды.

 Задача № 28

Осмотическое давление клеточного сока аукубы при нормальных условиях составляет величину 1981,1 кПа. Какая температура во время весенних заморозков будет оказывать на это растение повреждающее действие?



Задача № 29

В каком случае необходимо максимальное значение осмотического давления для подъёма воды от корней до вершины: у боярышника, рододендрона или бука? Ответ обоснуйте.

 Задача № 30

Где чаще замерзает Чёрное море: у берегов под Николаевым или в районе Сухуми? Почему?

 Вопрос 31 -40. Опишите процесс образования сольватов и дайте выражения и понятия молярной, моляльной, нормальной м процентной концентраций.

 Задача № 31

Какова масса продиффундировавших за 3 минуты молекул уксусной кислоты через отверстие смесителя площадью 4 см2 , если градиент концентрации в водном растворе равен 0,24 г/дм3 , а коэффициент диффузии при н.у. составляет 2,87.

 Задача № 32

Рассчитайте осмотическое давление, температуру замерзания и кипения раствора серы S 8 в бензоле (КС6Н6 =5,12 К×кг/кмоль,

ЕС6Н6 =2,57 К×кг/кмоль), концентрация которого 3,6 %.

 Задача № 33

Раствор спирта в воде имеет осмотическое давление 29,56 кПа. Рассчитайте , при каких  температурах будет замерзать и закипать этот раствор.

 Задача № 34

Рассчитайте осмотическое давление, температуры кипения и замерзания раствора, содержащего 0,5 г ацетона в 100 г уксусной кислоты   (КСН3СООН =3,9 К×кг/кмоль, ЕСН3СООН =3,1 К×кг/кмоль,

tкип. СН3СООН=118,5о С, tзам.СН3СООН=16,6о С ).

 Задача № 35

Имеется четырёхпроцентный раствор гидроксида натрия в феноле. Рассчитайте его осмотическое давление, температуры кипения и замерзания, если криоскопическая и эбулиоскопическая постоянные фенола равны соответственно: КС6Н5ОН=7,27 К×кг/кмоль, ЕС6Н5ОН=3,1 К×кг/кмоль, tкип.=182,1оС, tзам. =41,0о С.

 Задача № 36

Клеточный сок, полученный из корней сахарной свеклы, имеет концентрацию сахара 17% (весовых). Вычислите его температуру замерзания и осмотическое давление для 27°С. Плотность раствора равна 1,1кг/м3.

 Задача № 37

 Определите осмотическое давление водного раствора глюкозы при 25°С, если в 3 л раствора содержится 50г глюкозы.
Задача № 38

При созревании плодов, овощей активно идет процесс образования глюкозы, фруктозы из полисахаридов. Как это будет сказываться на морозостойкости растений?   Ответ обоснуйте.

Задача № 39

При какой температуре будет замерзать раствор,  содержащий 34,2 г сахарозы в 1000 г воды?



Задача № 40

Сколько граммов глицерина надо прибавить к I л воды, чтобы понизить температуру замерзания ее до - 3°С?

 

 

                               



                                        

       Тема 7.  РАСТВОРЫ        ЭЛЕКТРОЛИТОВ

 

            Диссоциация электролитов (распад молекул на ионы) способствует увеличению числа частиц в растворе и, как следствие, возрастанию осмотического давления, температур кипения и замерзания. Поэтому для расчета ,   и    по законам Вант Гоффа и Рауля необходимо применять поправку Вант Гоффа или изотонический коэффициент ():



;     ;           .

            Изотонический  коэффициент можно рассчитать, зная степень электролитической диссоциации () или как меру отклонения опытных и теоретических значений ,  ,   ):



        ;   ,

                где      n – количество ионов на которые диссоциирует данный электролит.

            Пример: Степень диссоциации NaCl равна 0,73, найти изотонический коэффициент.

            Решение: Рассчитываем:  i = 0,73(2 - 1) + 1, n=2,  так как хлорид натрия диссоциирует на два иона (Na+ Cl-).

            Для концентрированных растворов электролитов, необходимо учитывать силы взаимодействия ионов и полей и, поэтому, в выражении подставлять не значение концентраций, а активностей ионов ():

            где       - коэффициент активности.

            Характеристикой этих растворов помимо активности может служить ионная сила раствора ():

;         где      сi - концентрация каждого из присутствующих ионов в растворе,

- заряд иона.

      Пример: Вычислите ионную силу 0,4 М раствора Na2SO4.

      Решение: Согласно уравнению вычисляют

Для растворов у которых <0,01, коэффициент активности ионов можно вычислить как:



.

Основным отличительным свойством растворов электролитов является их способность проводить электрический ток, т.е. их электропроводность.

  Значения удельной (), эквивалентной  или молярной электропроводности при данном разбавлении () и бесконечном разбавлении () связаны между собою следующими законами и уравнениями:

             ,       

где       и  - подвижности катионов и анионов, имеющихся в растворе (см. Приложение табл. 4).

      Пример: найти степень электролитической диссоциации раствора CH3COOH при 25 С эквивалентная электропроводность которого равна 3,1·10-4 См · м2/моль.

Из таблицы 4 Приложения найдем  и





            Согласно уравнению



            Степень диссоциации рассчитываем по уравнению





ЗАДАЧИ и вопросы ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ.



Вопрос 1-10. Дайте понятие растворов электролитов. Какими величинами они характеризуются?

 Задача №1.

 Определите степень диссоциации хлоруксусной кислоты в растворе, содержащем 0,945 г CH2ClCOOH в 100 г H2O. Понижение температуры замерзания  ΔТЗ = 0,205°С.

 Задача № 2.

Вычислите ионную силу раствора, содержащего 0,1 моль/дм3 BaCl2 и 0,1 моль/дм3 NaCl.

Задача № 3.

Имеются 1M растворы: сахара, фруктозы,  хлорида калия (i=1,92;). Определите их осмотическое давление, считая условия нормальными. (Используйте справочные данные).

 Задача № 4.

Вычислите степень диссоциации и активность ионов  0,5 м раствора хлорида калия, если температура кипения его равна  раствора хлорида калия, если температура кипения его равна 101,1°С.

 Задача №  5

 При какой температуре будет замерзать 1% водный раствор хлорида натрия, изотонический коэффициент которого равен 1,93?

 

Задача № 6

Определите степень и константу электролитической диссоциации 0,05 М раствора уксусной кислоты, удельная электропроводность которого при 18°С равна 3,25 · 10-4 См · м-1



Задача № 7

Определите степень электролитической диссоциации 0,1М раствора уксусной кислоты при 18°С, понижение температуры замерзания которого 0,189°С.



Задача № 8.

Определите степень и константу электролитической диссоциации 0,01М раствора уксусной кислоты, эквивалентная электропроводность которого при 18°С равна    14,3  См · м2 (моль экв)-1



Задача № 9

Температура кипения 1M раствора хлорида калия 101,9˚С. Рассчитать степень диссоциации   хлорида калия.

 Задача №10

Определить степень и константу диссоциации 0,01М раствора гидроокиси аммония, эквивалентная электропроводность которого при 18° С равна  9,6  см · м2 моль экв.-1

 Вопрос 11 -20. Что показывают коэффициенты активности и изотонический, а также активность и ионная сила раствора?

 Задача № 11

Имеются IM растворы: глюкозы, глицерина, хлорида магния (i = 2,56). Рассчитать осмотическое давление этих растворов при 0°С.

 Задача № 12

Вычислить степень электрической диссоциации 0,1н раствора гидроокиси аммония, удельная электропроводность которого при 18° С равна 3,3 · 10-4 См · м-1



 Задача № 13

 Объяснить, почему иногда для удаления намерзшего льда на тротуарах, мостовых используют соль? Какие негативные последствия может повлечь за собой большой избыток соли, используемой при этом, для растений, почвы?

 Задача № 14

Осмотическое давление 0,01М растворов CaCl2 и сахарозы при 298,15 К равны 0,605 и 0,224 атм  соответственно. Рассчитать изотонический коэффициент и степень диссоциации хлорида кальция.

    Задача № 15

Эквивалентная электропроводность 0,1М раствора уксусной кислоты равна 0,00052 см · м2 моль-1. Рассчитать константу диссоциации при 298,15K.



Задача № 16

 Рассчитать осмотическое давление 0,7% раствора NaCl. Какое биологическое значение имеет этот раствор?



Задача № 17

 При 298 К давление водяного пара равно 23,76 мм рт.ст., а давление пара морской воды 22,98 мм рт.ст. Полагая, что морская вода содержит только NaCl, рассчитать концентрацию соли.



Задача № 18

Определить степень диссоциации 0,lМ раствора хлорида калия при 25°C, удельная электропроводность которого равна 1,28 См · м-1.

 Задача № 19

Понижение точки замерзания водного 0,01М раствора уксусной кислоты равно 0,0193 К. Рассчитать степень диссоциации уксусной кислоты.



Задача № 20

 Вычислить степень электролитической диссоциации 0,01н раствора уксусной кислоты, эквивалентная электропроводность которого при 18° С равна        14,74 См (моль/м2)-1



Вопрос 21 -30. Что такое электропроводность ? Какие факторы влияют на удельную и эквивалентную электропроводность?
Задача № 21

Рассчитать ионную силу для раство­ров при 298 К:

 a) 0,1NaCl;    б)  0,01М СаСl2; 0,1 М K4[Fe(CN)6]

 Задача № 22

 5%  раствор медного купороса используется в качестве фунгицида. Рассчитайте температуру замер-зания этого раствора.

 Задача № 23

Рассчитать температуру замерзания и осмотическое давление 1М растворов глюкозы и хлорида кальция , если степень диссоциации последнего равна 0.7 при 18 0 С

 Задача № 24

Рассчитать активность и ионную силу растворов сульфата натрия и нитрата лития, если их концентрация равна 0.003 моль/дм3

Задача № 25

Найти удельную электропроводность раствора муравьиной кислоты  0,1 Н концентрации, если константа её диссоциации равна 1.77 ·10-4

 Задача № 26

Температура замерзания 0,1 М водного раствора янтарной кислоты равна -0,2 0 С. Найти количество кислоты в г, содержащейся в 1л воды.

 Задача № 27

Рассчитать активность  и ионную силу 0.005 М растворов нитрата калия и ацетата натрия.

 Задача № 28

Константа электролитической диссоциации уксусной кислоты равна 1,75·10-5 . Рассчитать степень её диссоциации для 0,05 Н раствора.

 Задача № 29

Рассчитать температуру кипения водного 1 М раствора хлорида натрия, если осмотическое давление этого раствора  4361 Па.

 

Задача № 30

Рассчитать степень диссоциации водного раствора нитрата лития, если его температура замерзания равна -0,15 0 С, а концентрация 0,05н.

 Вопрос 30 -40. Запишите законы характеризующие удельную и эквивалентную электропроводности.

 Задача № 31

Рассчитайте осмотическое давление и температуры замерзания 0,25 М растворов этилового спирта и хлорида натрия (i=1,93)

Ответ: 619,8 кПа; -0,4650 С; 1196,3 кПа; -0,90 С.

 Задача № 32

Рассчитать ионную силу и активности  ионов растворов хлорида натрия и хлорида магния концентрации 0,0001г·ион/дм3



Задача № 33

Рассчитайте степень и константу электролитической диссоциации раствора гидроксида аммония концентрации 0,1 моль/дм3, если его удельная электропроводность равна 3,32·10-4 См/м, а эквивалентная электропроводность (подвижность ионов) при бесконечном разбавлении  для катионов и анионов равна соответственно 73,5·10-4 и 198,3·10-4 См·м2 / моль.

 Задача № 34

Даны два водных раствора: карбонат бария и хлорида магния, степень диссоциации последнего равна α =  0,835. Рассчитайте осмотическое давление и  температуру замерзания каждого раствора. Почему хлорид магния имеет большее осмотическое давление?

 Задача №  35

 Иногда наблюдается увядание растений при орошении. Какова причина этого явления? Объясните, используя закон Вант-Гоффа.



Задача № 36

Имеются 1 М растворы сахарозы, уксусной кислоты, хлорида натрия, хлорида меди.  В каком растворе осмотическое давление наибольшее?

 Задача № 37

Имеются 0,1 М растворы хлорида калия, глюкозы, хлорида магния, хлорида железа (III). Над каким раствором наименьшее давление водяных паров?

 Задача № 38

При какой концентрации хлорида калия коэффициент активности ионов больше: 0,001 М,  5 М, 0,1 М, 1М?

 Задача № 39

При какой концентрации раствора степень диссоциации хлорида магния будет наименьшей:0,001 М; 1 М; 2 М; 0,1 М ?



Задача № 40

Какой из ниже указанных факторов вызовет повышение степени диссоциации электролита:

а) увеличение концентрации,

б) уменьшение давления,

в) разбавление,

г) понижение температуры.

        

,

тогда ионное произведение можно записать через значения показателей:



(23)

Уравнения (22) и (23) позволяют рассчитать по концентрации значения показателей водородных и гидроксильных ионов (и наоборот).

Существуют системы, обладающие способностью сохранять определенное значение рН при небольшом добавлении к ним кислот или щелочей. Такие системы называются буферными. как правило, в их состав входит слабая кислота или слабое основание и гидролитически щелочная или кислая соль. Иногда роль слабодиссоциируемого компонента выполняет одно - или двухзамещенная соль, например:

- фосфатный буфер,

где роль слабой кислоты играет NaH2PO4.

Буферным действием могут обладать растворы, состоящие из анионов слабых кислот, таких как фосфат – цитратный буфер.

Зная количество входящего в буферную систему составляющих компонентов можно рассчитать рН буферной системы и наоборот, имея данные о рН- можно определить соотношение и количество веществ ее составляющих по уравнениям:

для кислотных

или (24)

для основных



или (25)

где - константы диссоциации кислот или оснований, входящих в состав буферных систем, (см. Приложение табл. 5 ).


[соль]


[кислота]

[основание]





  • количества кислоты, соли и основания, взятых для приготовления буферных систем,

тогда или - есть соотношение составляющих буферную систему.


Пример: Вычислите рН смесей, содержащих равные объемы 0,2 М раствора NH4OH и NH4Cl.

Решение: Воспользуемся уравнением (25) т. к. у нас основная буферная система
Пример: Определите концентрацию ионов водорода в растворе рН которого равно 4,6.

Решение: Согласно условию задачи

Найдя по таблицам соответствующий логарифм получим




задачи и вопросы для контрольной работы.
156 - 160 Что такое ионное произведение воды, от чего оно зависит? Дайте понятия рН, рОН и рК растворов. Считая, что коэффициенты активности в растворах сильных электролитов равны 1, рассчитайте недостающие концентрации и показатели, согласно вашему варианту.



Вещество

С, моль/дм3

СН+

СОН-

рН

рОН

156

H3BO3

10-3













NaOH

157

CH3COOH

10-2













NH4OH

158

KOH

2,310-4













HNO3

159

H2SiO3

1,710-1













NaOH

160

HCl

5,610-4













KOH

161 – 170. Какие растворы называются буферными, каков их состав? Приведите их классификацию и свойства. Приведите примеры буферных систем, встречающихся в живых организмах.

161. Рассчитать концентрацию ионов водорода в растворах, если рН равно: а) 9,3 б)2,7. Указать реакцию среды.

  1. Чему равна константа диссоциации бензойной кислоты, если степень диссоциации в 0,01 Н растворе 5 %? Найти водородный показатель этого раствора.

  2. Вычислите рН раствора состоящего из гидроксида и хлорида аммония в соотношении: а)1 : 9 б)9 : 1 в)5 : 5.

  3. Сколько хлорида аммония следует прибавить в 100 см3 0,01 М раствора NH4OH, чтобы среда стала нейтральной?

  4. При поступлении в природную воду щелочных или кислотных сточных вод, природная вода ведет себя как буферный раствор. Учитывая, что в воздухе содержится диоксид углерода, а в осадках карбонат кальция, опишите процессы, характеризующие буферность воды.

  5. Водородный показатель почвенного раствора равен 8. Вычислить, во сколько раз концентрация водородных ионов больше, чем гидроксильных.

  6. Рассчитать рН фосфатной буферной системы, если количество и концентрация этих солей одинаковы.

  7. Сколько гидоксида аммония следует прибавить к 100 см3 0,1 м хлорида аммония, чтобы рН среды стало равным 10?

  8. Рассчитайте рН водного раствора хлороводородной кислоты, если коэффициент активности равен 1, а в 500 см3 водного раствора содержится 100 г кислоты.

170. Концентрация водородных ионов в растворе равна 25 г-ион/м3. Найти рН и рОН раствора.
171-180. Покажите механизм буферного действия на примере заданной буферной системы.Рассчитайте рН, исходя из количеств кислоты (основания) и соли (одинакового объема), взятых на образование буферных систем.



Буферная смесь

рН

Ответ:

171

CH3COOH

476




CH3COONa

172

Na2HPO4

719




KH2PO4

173

KHCO3

925




H2CO3

174

NH4OH

372




NH4Cl

175

H2CO3

635




KHCO3

176

NaH2PO4

843




Na2HPO4

177

CH3COOH

769




CH3COONa

178

NH4OH

523




NH4Cl

179

C4H6O4

664




Na K C4H4O4

180

Na2HPO4

586




C6H8O7

181-185. Что такое буферная емкость? Каковы методы её определения?

181. Рассчитать концентрацию ионов водорода в растворах, если рН равно: а) 11, 2,б) 13, 7.

182. Чему равна константа диссоциации бензойной кислоты, если степень диссоциации ее в 0, 01 н растворе составляет 5 %? Найти водородный показатель этого раствора.

183. Какова буферная емкость бурой лесной почвы, если добавление к 10 мл её почвенной вытяжки 1 мл 0.1 н раствора НСl меняет значение её рН с 7,66 до 5,26?

184. Вычислите константу диссоциации слабого основания, если 0,1 М раствор его имеет рН = 10.

185. Какое количество 0,1 н раствора хлорида калия нужно добавить к 100 мл почвенной вытяжки чернозёма, чтобы изменить её рН на 2 (буферная емкость данного горизонта почвы 4,82моль/дм3)
Используйте данные табл. 5.




Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница