Контрольная работа по физической и коллоидной химии N124


Уважаемый студент! 

Для удобства и лучшего понимания предмета предлагаем Вашему вниманию работы, не завершенные, но по которым уже частично раскрыт принцип их решения.

Мы с радостью поможем Вам решить заинтересовавшие Вас задания, объясним все нюансы доступно и в кратчайшие сроки.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ПО ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ

  1. Что изучает классическая термодинамика? Предмет и задачи химической термодинамики.
  2. Охарактеризуйте термодинамическую систему. Рассмотрите различные типы систем, приведите примеры.
  3. Состояние системы. Основные параметры состояния и функции основных параметров состояния. Экстенсивные и интенсивные свойства.
  4. Дайте понятие термодинамического процесса. Самопроизвольные и несамопроизвольные, равновесные и неравновесные, обратимые и необратимые процессы. Примеры.
  5. Внутренняя энергия и энтальпия как функции состояния. Что они характеризуют и чем отличаются друг от друга?
  6. Сущность теплоты и работы. В чем сходство и различие между ними?
  7. Формулировки I закона термодинамики и его математическое выражение.
  8. Рассмотрите приложение I закона термодинамики к различным термодинамическим процессам (изохорным, изобарным, изотермическим, адиабатическим).
  9. Дайте понятие теплового эффекта химической реакции. Закон Гесса, его практическое применение.
  10. Тепловой эффект химической реакции при стандартных условиях. Стандартные теплоты образования и стандартные теплоты сгорания. Расчет теплового эффекта реакции по стандартным теплотам образования и стандартным теплотам сгорания.
  11. Понятие о теплоемкости. Различные виды теплоемкости (истинная, молярная, средняя, изобарная, изохорная).
  12. Зависимость теплового эффекта реакции от температуры. Уравнение Кирхгофа.
  13. Дайте качественную оценку зависимости теплового эффекта реакции от температуры, используя дифференциальную форму уравнения Кирхгофа для изобарного процесса.
  14. Применение уравнения Кирхгофа (интегральная форма) для расчета теплового эффекта реакции при любой температуре.
  15. Приведите формулировки второго закона термодинамики. КПД тепловой машины.
  16. Энтропия, ее физический смысл. Математическое выражение второго закона термодинамики через энтропию для обратимых и необратимых процессов. Выражение, объединяющее I и II законы термодинамики.
  17. Постулат Планка. Абсолютная и стандартная энтропия.
  18. Вывод формулы для расчета энтропии при любой температуре через абсолютную и стандартную энтропию.
  19. Изменение энтропии при фазовых переходах, изобарных, изохорных процессах и при химических реакциях.
  20. Энтропия и термодинамическая вероятность. Статистический характер второго закона термодинамики. Уравнение Больцмана.
  21. Энтропия как критерий самопроизвольного протекания процессов в изолированной системе. Определите качественно, будет ли протекать реакция N2 + 3H2 ↔ 2NH3 в изолированной системе?
  22. Свободная энергия Гельмгольца, ее физический смысл.
  23. Свободная энергия Гиббса, ее физический смысл.
  24. Энергия Гельмгольца как критерий самопроизвольного протекания процессов при Т = const и V = const.
  25. Энергия Гиббса как критерий самопроизвольного протекания процессов при Т = const и Р = const.
  26. Стандартные энергии Гиббса и Гельмгольца. Как можно рассчитать изменение свободной энергии Гиббса при стандартных условиях?
  27. Расчет изменения свободной энергии Гиббса при температуре, отличной от стандартной?
  28. Химический потенциал: определение, математическое выражение, физический смысл.
  29. Применение химических потенциалов для расчета изменений свободной энергии Гельмгольца и свободной энергии Гиббса.
  30. Выражение для химического потенциала идеального и реального газа, реального раствора. Понятие фугитивности и активности.
  31. Закон действующих масс. Запишите выражение константы химического равновесия для конкретных реакций разными способами. Какая связь между Кс и Кр?
  32. Уравнение изотермы химической реакции, анализ уравнения. Для чего используют это уравнение?
  33. Связь константы равновесия реакции со стандартной свободной энергией Гиббса и стандартной свободной энергией Гельмгольца.
  34. Расчет константы равновесия реакции по стандартным термодинамическим величинам. Приведите конкретный пример.
  35. Как зависит константа химического равновесия от температуры? Уравнения изохоры и изобары реакции.
  36. Особенности химического равновесия в гетерогенных системах. Покажите на конкретных примерах.
  37. Фаза, виды фаз, примеры. Фазовые переходы, условия фазового равновесия.
  38. Что такое компонент? Чему равно число независимых компонентов в системах при взаимодействии компонентов между собой и без взаимодействия? Приведите примеры.
  39. Что такое число степеней свободы? Приведите примеры систем с различным числом степеней свободы.
  40. Правило фаз Гиббса. Приведите примеры расчета по правилу фаз.
  41. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Как меняется температура плавления веществ с изменением давления?
  42. Интегрирование уравнения Клапейрона-Клаузиуса, применение его к процессам испарения.
  43. Диаграммы состояния в физико-химическом методе анализа систем. Принцип непрерывности, принцип соответствия.
  44. Анализ диаграммы состояния воды. Рассчитайте вариантность этой системы в фигуративных точках, лежащих на линиях, в областях, в тройной точке.
  45. Термический анализ. Кривые охлаждения системы, компоненты которой не растворимы в твердом состоянии, а в жидком - растворяются неограниченно.
  46. Построение диаграммы плавкости двухкомпонентной системы с простой эвтектикой по кривым охлаждения. Анализ полученной диаграммы.
  47. Применение правила фаз и правила рычага к диаграмме плавкости (приведите несколько примеров).
  48. Приведите кривые охлаждения чистого компонента и смесей различного состава. Объясните ход этих кривых.
  49. Анализ диаграммы плавкости двухкомпонентной системы с образованием химического соединения. Укажите состав и рассчитайте число степеней свободы для эвтектических точек.
  50. Используя диаграмму плавкости с образованием химического соединения, проанализируйте процесс нагревания смеси любого состава от твердого до жидкого состояния.
  51. Применение диаграмм плавкости в фармации (улучшение качества лекарств, избежание несовместимости компонентов лекарств).
  52. Определение состава неизвестных смесей по диаграмме плавкости. Приведите 2 – 3 примера.
  53. Диаграмма растворимости ограниченно растворимых жидкостей с верхней критической температурой, анализ диаграммы.
  54. Диаграмма растворимости ограниченно растворимых жидкостей с нижней критической температурой, анализ диаграммы.
  55. Диаграмма растворимости ограниченно растворимых жидкостей с замкнутой областью расслоения, анализ диаграммы.
  56. Определение состава равновесных фаз и расчет числа степеней свободы по диаграммам растворимости ограниченно растворимых жидкостей.
  57. Закон распределения. Коэффициент распределения, влияние на него различных факторов, практическое применение в фармации.
  58. Расчет коэффициента распределения при явлениях диссоциации и ассоциации растворенного вещества.
  59. Процесс экстракции, оптимальные условия экстрагирования.
  60. Покажите, что дробная экстракция эффективнее однократной. Применение экстрагирования в фармации.
  61. Современные представления о природе растворов и механизме растворения. Теории растворов.
  62. Термодинамические и молекулярно-кинетические условия образования растворов. Биологическая значимость растворов.
  63. Способы выражения концентрации растворов (молярная, объемная, массовая доли; молярная и моляльная концентрации; молярная концентрация эквивалента).
  64. Разбавленные растворы неэлектролитов. Давление насыщенного пара чистого растворителя. Понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором нелетучего вещества. Закон Рауля.
  65. Эбуллиоскопическое следствие закона Рауля, его графическая интерпритация.
  66. Криоскопическое следствие закона Рауля, его графическая интерпретация.
  67. Осмос и осмотическое давление. Уравнение Вант-Гоффа.
  68. Значение осмоса для живых организмов и растений. Осмомолярная концентрация, определение осмомолярной концентрации. Изотонические, гипертонические, гипотонические растворы. Онкотическое давление крови, лизис, плазмолиз.
  69. Закон Рауля для растворов электролитов. Изотонический и осмотический коэффициенты, связь между степенью электролитической диссоциации и изотоническим коэффициентом.
  70. Влияние концентрации раствора электролита на температуру кипения раствора.
  71. Влияние концентрации раствора электролита на температуру кристаллизации раствора.
  72. Уравнение Вант-Гоффа для растворов электролитов. Определение осмотического давления, осмотической концентрации, молярной массы растворенного вещества осмотическим методом.
  73. Определение молярной массы растворенного вещества криоскопическим и эбулиоскопическим методами.
  74. Идеальные растворы жидкостей в жидкостях. Закон Рауля для идеальных растворов. Приведите график зависимость общего и парциального давления паров компонентов от состава идеального раствора. Примеры идеальных растворов.
  75. Положительные и отрицательные отклонения от закона Рауля, их причины. Приведите графическую зависимость общего и парциального давления паров компонентов от состава неидеального раствора. Для каких систем характерны эти отклонения?
  76. Для двух неограниченно растворимых жидкостей, подчиняющихся закону Рауля, приведите диаграмму зависимости давления насыщенного пара от состава, проанализируйте ее, рассчитайте число степеней свободы во всех областях диаграммы.
  77. На примере двух неограниченно растворимых жидкостей, подчиняющихся закону Рауля, приведите диаграмму кипения, проанализируйте ее, рассчитайте число степеней свободы в гомогенной и гетерогенной областях диаграммы.
  78. Для двух неограниченно растворимых жидкостей, с положительным отклонением от закона Рауля, приведите диаграмму температура кипения - состав, проанализируйте ее, примените правило рычага для любой выбранной точки в гетерогенной области.
  79. Для двух неограниченно растворимых жидкостей, с отрицательным отклонением от закона Рауля, приведите диаграмму кипения, рассчитайте число степеней свободы в гомогенной и гетерогенной областях диаграммы, определите состав пара и жидкости для любой выбранной точки гетерогенной области.
  80. Анализ диаграмм зависимости давления насыщенного пара от состава и диаграмм кипения для двух неограниченно растворимых жидкостей, подчиняющихся закону Рауля. I закон Коновалова.
  81. Приведите диаграммы кипения двух неограниченно растворимых жидкостей, не подчиняющихся закону Рауля, с максимумом или минимумом на кривых общего давления, сформулируйте II закон Коновалова.
  82. Что собой представляют азеотропные растворы? Приведите примеры азеотропов с минимальной и максимальной температурами кипения.
  83. Простая перегонка двух неограниченно растворимых жидкостей, подчиняющихся закону Рауля.
  84. Фракционная перегонка, возможности использования.
  85. Ректификация. Устройство и принцип действия ректификационных колонн.
  86. Простая перегонка двух неограниченно растворимых жидкостей с положительными и отрицательными отклонениями от закона Рауля.
  87. Ректификация азеотропных смесей с максимальной температурой кипения. Какие компоненты можно получить в результате перегонки?
  88. Ректификация азеотропных смесей с минимальной температурой кипения. Какие компоненты можно получить в результате перегонки?
  89. Как можно разделить азеотропные смеси на чистые компоненты?
  90. Перегонка с водяным паром, расходный коэффициент пара. Какие вещества можно перегонять с водяным паром? Применение в фармации.
  91. Что такое кондуктометрия? Для каких целей используется этот метод в медико-биологических исследованиях? Прямые и косвенные методы кондуктометрии.
  92. Проводники II рода. Удельная электрическая проводимость, ее зависимость от концентрации для сильных и слабых электролитов, единицы измерения.
  93. Молярная электрическая проводимость, ее зависимость от концентрации для сильных и слабых электролитов, единицы измерения. Как связаны между собой удельная и молярная электрические проводимости?
  94. Закон Кольрауша о независимости движения ионов. Как предельная молярная электропроводимость ионов связана с их электрической подвижностью?
  95. Вывод закона разведения Оствальда для одно-одновалентного электролита.
  96. Определение степени и константы ионизации слабого электролита через данные кондуктометрических измерений.
  97. Рассмотрите основные элементы установки для кондуктометрического титрования и принцип работы. В каких случаях этот метод можно использовать, его преимущества?
  98. Кондуктометрическое титрование. Приведите примеры кондуктометрического титрования:

а) сильной кислоты сильным основанием;

б) смеси слабой и сильной кислот сильным основанием;

Приведите кривые титрования и объясните их ход.

  1. Приведите кривые кондуктометрического титрования:

а) слабой кислоты сильным основанием;

б) смеси слабой и сильной кислот сильным основанием.

  1. Какие потенциалы возникают на границах раздела следующих фаз:

а) металл1 – металл2

б) раствор1 – раствор2

Разберите на конкретных примерах.

  1. Механизм возникновения скачка потенциала на границе металл – раствор. Разберите на конкретном примере.
  2. Электроды первого рода. Что характерно для данного типа электродов? Приведите конкретные примеры.
  3. Электроды второго рода. Покажите, что электроды второго рода обратимы относительно катиона и аниона одновременно.
  4. Окислительно-восстановительные электроды I и II типа. Как возникает потенциал у данного типа электродов? Стандартный окислительно-восстановительный потенциал.
  5. Ионоселективные электроды. Какова особенность данного типа электродов? Стеклянный электрод.
  6. Устройство водородного электрода. Стандартные потенциалы по водородной шкале, их определение, покажите на конкретных примерах.
  7. Какие гальванические элементы называются химическими? Устройство и работа гальванического элемента (разберите на конкретном примере). Электродвижущая сила гальванического элемента.
  8. Какие элементы называются концентрационными? Типы концентрационных элементов. Приведите конкретные примеры.
  9. Какие физико-химические величины можно рассчитать, измеряя ЭДС гальванического элемента?
  10. Как можно рассчитать тепловой эффект и константу равновесия реакции, протекающей в гальваническом элементе? Какие экспериментальные данные для этого необходимы?
  11. Обратимые и необратимые электроды. Классификация обратимых электродов. Приведите конкретные примеры.
  12. Классификация электрохимических цепей. За счет чего получается электрическая энергия в электрохимических цепях? Приведите конкретные примеры.
  13. Что такое потенциометрия? Прямые и косвенные потенциометрические методы.
  14. Определение рН раствора потенциометрическим методом. Разберите на конкретных примерах, приведите схемы гальванических элементов.
  15. Потенциометрическое титрование. Как определяется положение эквивалентной точки по кривым титрования? Какие приборы используются при потенциометрическом титровании? Интегральная и дифференциальная кривые титрования.
  16. Правила схематического изображения электродов и гальванического элемента. Разберите на конкретных примерах.
  17. Диффузионный потенциал. Цепи с переносом и без переноса ионов. Приведите конкретные примеры. Как можно составить гальваническую цепь, чтобы диффузионный потенциал был равен нулю.
  18. Сравните хингидронный и стеклянный электроды как индикаторные электроды для измерения рН, укажите их достоинства и недостатки. Запишите схемы гальванических элементов, с помощью которых можно измерить рН раствора.
  19. Какие электроды можно использовать в качестве индикаторных при потенциометрическом титровании кислот? Дайте развернутый ответ, приведите конкретные гальванические элементы.
  20. Кислотно-основное потенциометрическое титрование (выбор электродов, составление гальванических цепей, кривые титрования).
  21. Химическая кинетика: определение, теоретическое и прикладное значение.
  22. Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость химической реакции. Экспериментальное определение скорости химической реакции.
  23. Закон действующих масс для скорости химической реакции (элементарных и сложных реакций). Физический смысл константы скорости химической реакции. Приведите примеры записи закона для различных реакций.
  24. Элементарный акт химической реакции. Молекулярность и порядок реакции. Классификация реакций по этим признакам.
  25. Причины несовпадения порядка и молекулярности реакции. Приведите примеры.
  26. Кинетическое уравнение реакции первого порядка: вывод и анализ. Примеры реакций первого порядка.
  27. Кинетическое уравнение реакций второго порядка при равных исходных концентрациях: вывод и анализ. Примеры реакций второго порядка.
  28. Реакции нулевого порядка; кинетические закономерности, примеры.
  29. Графическое определение констант скоростей химических реакций нулевого, первого и второго (при равных исходных концентрациях) порядков.
  30. Что такое время (период) полупревращения и как оно связано с константой скорости реакции первого и второго порядков?
  31. Методы определения порядка реакции: подстановки, графический, изоляции или избытка.
  32. Различный характер зависимости периода полупревращения от начальной концентрации в реакциях различного порядка. Определение порядка реакции по периоду полупревращения.
  33. Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа. Особенности биохимических реакций.
  34. Уравнение Аррениуса.Графический способ определения коэффициентов в уравнении Аррениуса.
  35. Понятие об энергии активации. Соотношение между энергией активации прямой и обратной реакции и изменением внутренней энергии системы.
  36. Экспериментальное определение энергии активации. Графический и аналитический метод.
  37. Срок годности лекарственного препарата. Ускоренные методы определения срока годности лекарств.
  38. Основы теории активных соударений. Энергия активации и стерический фактор в теории столкновений.
  39. Основы теории активированного комплекса. Энтропия и энергия активации в теории активированного комплекса.
  40. Сложные реакции: обратимые, последовательные, параллельные, сопряженные. Приведите примеры.
  41. Параллельные реакции. Кинетическое уравнение параллельных реакций первого порядка и его анализ. Приведите примеры.
  42. Сопряженные реакции. Особенность механизма сопряженных реакций. Приведите примеры.
  43. Обратимые реакции. Кинетическое уравнение обратимой реакции первого порядка и его анализ.
  44. Последовательные реакции. Лимитирующая стадия последовательных реакций. Приведите примеры.
  45. Цепные реакции. Стадии цепной реакции. Неразветвленные и разветвленные цепные реакции.
  46. Природа фотохимических реакций. Основные законы фотолиза. Квантовый выход. Практически важные фотохимические реакции.
  47. Основные понятия катализа. Гомогенный и гетерогенный катализ. Влияние катализатора на энергию активации реакции.
  48. Механизм действия катализаторов. Активность, селективность катализатора.
  49. Ферментативный катализ. Примеры ферментов. Факторы, влияющие на активность ферментов.
  50. Основы теории гетерогенного катализа А.А. Баландина (мультиплетная теория катализа). Теория активных ансамблей катализа Н.И.Кобозева.

ЗАДАЧИ ПО ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ

 (1 – 30). Определите возможность протекания реакции при стандартных условиях, а также при температуре, указанной в таблице: ∆fН°298 и S°298  соответствующих веществ даны в таблице (см. приложение)

Номер варианта

Реакция

Т, К

1

2H2S(г) + 3O2 (г) = 2SO2 (г)  + 2H2O(г)

700

2

4HCl(г) + O2 (г) = 2Cl2 (г)  + 2H2O(г)

500

3

CaO(т) + CO2 (г) = CaCO3 (т)

700

4

2NaHCO3 (т) = Na2CO3 (т+ H2O(г+ CO2 (г)

800

5

2CuS(т) + 3O2 (г) = 2CuO (т)  + 2SO2(г)

650

6

Fe3O4 (т) + 4Н2 (г) = 3Fe(т) + 4H2O(г)

500

7

4NH3 (г) + 5O2 (г) = 4NO(г) + 6H2O(г)

550

8

Fe2O3 (т) + 3Н2 (г) = 2Fe(т) + 3H2O(г)

1000

9

CS2 (г) + 3O2 (г) = CO2 (г)  + 2SO2(г)

900

10

MgCO3 (т) = MgO (т)  + CO2 (г)

100

11

Fe2O3 (т) + 3Н2 (г) = 2Fe(т) + 3H2O(г)

800

12

2KClO3 (т) = 2KCl (т) + 3O2 (г)

1000

13

ВаО(т) + 2CO2 (г)  = ВаCO3 (т)

600

14

4HBr(г) + O2 (г) = 2Br2 (ж) + 2H2O(г)

900

15

FeO (т) + Н2 (г) = Fe(т) + H2O(г)

750

16

СаCO3 (т) = СаO (т)  + CO2 (г)

1100

17

4FeS2 (т) + 11O2 (г) = 2Fe2O3 (т) + 8SO2(г)

900

18

2H2S(г) + O2 (г) = 2H2O(г) + 2S(т)

500

19

4NH3 (г) + 3O2 (г) = 2N2 (г) + 6H2O(г)

750

20

CaO(т) + Н2О (г) = Ca(ОН)2 (т)

500

21

Al2O3 (т) +  3SO3(г) = Al2(SO4)3 (т)

600

22

2NО (г) + O2 (г) = 2NO2(г)

800

23

CO2 (г) + Н2 (г) = CO (г) + H2O(г)

900

24

N2О (г) + NО2 (г) = 3NО (г)

1000

25

PbO (т) +  SO3(г) = PbSO4 (т)

800

26

4СO (г) +  2SO2(г) = 4CO2 (г) + S2 (г)

700

27

СO (г)  +  H2O(г) = CO2 (г) + Н2 (г)

600

28

2HF(г) + O3 (г) = H2O(г)  + F2(г) + O2 (г)

520

29

O3 (г) + Н2О2(ж) = 2O2 (г) + H2O(ж)

550

30

SrO + CO2 (г= SrCO3 (т)

750

31-33. Константа химического равновесия реакции

           С2Н6(г)  С2Н4(г) + Н2(г)

при 1500 К равна 40. Определите направление реакции, если в начале реакции парциальные давления компонентов имеют следующие значения:

№ задачи

Парциальные давления, МПа

С2Н6

С2Н4

Н2

31

0,07

0,02

0,02

32

0,05

0,01

0,02

33

0,03

0,02

0,01

34-37. Константа равновесия реакции

            Н2 + I2  2HI

при 693 К равна 50. Образуется ли йодоводород при исходных концентрациях компонентов, приведенных в таблице? Вещества в реакционной сосуд поступают из бесконечно больших емкостей. Йодоводород выводится из реакционного сосуда в емкость бесконечно большого объема.

№ задачи

Концентрация, моль/л

Н2

I2

НI

34

2

5

10

35

1

2

10

36

1,5

5

5

37

0,25

1,5

5

  1. Свободная энергия Гиббса химической реакции (в газовой фазе)

СО + Н2О СО2 + Н2  при 373 К равна -30 кДж/моль. Определите константу равновесия реакции.

  1. Для реакции PCl3 + Cl2 PCl5 при 500 К Кр=2,962·10-5 Па-1. Будет ли происходить образование PCl5 в газовой смеси, содержащей PCl3, Clи PCl5, если  парциальные давления реагирующих веществ имеют следующие значения:

Р(PCl3) = 1,013·104 Па, Р(PCl5) = 5,07·104 Па, Р(Cl2) = 2,026·105 Па.

  1. Для получения SO3 смесь газов SO2 и О2 медленно пропускают через трубку с платиновым катализатором при 1000 К. Парциальные давления выходящих из трубки газов следующие:

Р(SO2) = 0,55 атм.; Р(О2) = 0,101 атм.; Р(SO3) = 0,331 атм.

а) Рассчитайте константу равновесия Кр для этой реакции при 1000 К.

б) Определите каким должно быть парциальное давление кислорода при

1000 К, чтобы в условиях равновесия парциальные давления SO2 и SO3 были одинаковыми.

41-42. Для реакции 2FeO(т)  2Fe(т) + О2(г) при 1000 К  Кр = 3,14·10-3 Па. Определите в каком направлении пойдет процесс при следующих значениях парциального давления кислорода над смесью FeO и Fe.

№ задачи

Р(О2), Па

41

4,052·10-3

42

2,026·10-3

  1. 0,02М раствор пикриновой кислоты в Н2О находится в равновесии с 0,07М раствором ее в бензоле. Вычислите коэффициент распределения пикриновой кислоты между бензолом и водой. В бензольном растворе кислота находится в виде простых молекул, а в воде частично диссоциирована (α = 0,9).
  2. Какую массу органического вещества (М. 90 у.е.) можно извлечь хлороформом из 200 мл 0,5М водного раствора, если экстрагирование проводить двукратно порциями по 50 мл? Коэффициент распределения органического вещества между хлороформом и водой при 20°С равен 15.
  3. В водном растворе хлорид ртути образует двойные молекулы Hg2Cl2, а в бензоле он находится в виде простых молекул. Рассчитайте коэффициент распределения хлорида ртути между бензолом и водой при 25°С по следующим данным:

 

Концентрация Hg2Cl2(моль/л)

В воде

232,16

157,78

52,20

24,91

0,394

0,020

В бензоле

17,39

12,22

8,80

5,24

0,618

0,155


46-53.
Рассчитайте число степеней свободы в системах. Поясните полученный результат.

№ задачи

Системы

46

При растворении в воде солей KNO3 и NaCl происходит реакция:

KNO3 + NaCl  KCl + NaNO3.

В системе присутствуют пары воды и кристаллы KNO3.

47

При растворении в воде солей NaNO3 и KNO3 в растворе обнаружены ионы К+, Na+, NO3-,. Раствор находится в равновесии с водяным паром.

48

Разбавленный водный раствор хлорида натрия в присутствии паров воды.

49

Водный раствор хлорида кальция в присутствии кристаллов CaCl2 (без учета паров воды).

50

Вода, находящаяся в равновесии со льдом и водяным паром.

51

Смесь, состоящая из кристаллов двух компонентов, не взаимодействующих между собой и их расплава.

52

Раствор глюкозы и фруктозы в воде в присутствии кристаллов обоих соединений и паров воды.

53

При нагревании карбоната свинца образуется оксид свинца (II) и диоксид углерода: PbCO3 → PbO + CO2

  1. Молярный объем некоторого вещества при давлении 1·105 Па и температуре плавления 427 К равен 142·10-6 м3/моль. Молярный объем жидкости при этих же условиях равен 152·10-6 м3/моль. При возрастании давления до 1,2·106 Па температура плавления увеличивается до 429 К. Рассчитайте энтальпию и энтропию плавления этого вещества.
  2. При каком давлении вода будет кипеть при 95°С? Теплота испарения воды 40,6 кДж/моль.
  3. При температуре 10°С давление паров эфира равно 292 мм рт.ст., а при 20°С -442,5 мм рт.ст. Определите теплоту испарения эфира.
  4. До какого значения надо повысить давление, чтобы температура кипения некоторого вещества повысилась до 500 К? В нормальных условиях оно кипит при 450 К, а его молярная теплота испарения 50 кДж/моль.

58-60. Постройте диаграмму плавкости системы с простой эвтектикой для веществ А (tпл 150°С) и В (tпл 100°С). Состав эвтектической смеси 60% А и 40% В, температура ее плавления 50°С. Линии ликвидуса изобразите прямыми линиями. С помощью диаграммы выполните следующие задания:

№ задачи

Задание

58

Постройте кривую охлаждения смеси, содержащей 20% компонента А. Укажите фазовые переходы и их температуры.

59

Определите состав смеси, которая начинает кристаллизоваться при температуре 110°С. Постройте кривую охлаждения этой смеси.

60

Постройте кривую охлаждения эвтектической смеси. Рассчитайте число степеней свободы для этой смеси.

При решении задач 61-69 при построении диаграмм кипения используйте данные таблицы для указанных в заданиях двухкомпонентных систем:

№ п/п

Компоненты системы

Температура кипения компонентов, °С

Состав азеотропной смеси, %

Температура кипения азеотропной смеси, °С

1

С2Н5ОН – СCl4

78,3           77

16              84

65

2

СН3ОН – С6Н6

64,7        80,6

39              61

58

3

Н2О – НСООН

100       100,7

23              77

107,3

4

С2Н5ОН – СН3СООС2Н5

78,3           78

30              70

72

5

СН3СООС2Н5 – СCl4

78              77

43              57

75

6

Н2О – С4Н8О2

100       101,3

20              80

87

7

СН3ОН – СCl4

64,7           77

21              79

55,7

  1. Постройте диаграмму кипения для смеси №1 и определите результат фракционной перегонки раствора, содержащего 90% СCl4 и 10% С2Н5ОН.
  2. Постройте диаграмму кипения для смеси №1 и определите результат фракционной перегонки раствора, содержащего 10% СCl4 и 90% С2Н5ОН.
  3. Постройте диаграмму кипения для смеси №2 и определите результат фракционной перегонки раствора, содержащего 60% СН3ОН и 40% С6Н6.
  4. Постройте диаграмму кипения для смеси №2 и определите результат фракционной перегонки раствора, содержащего 70% С6Н6 и 30% СН3ОН.
  5. Постройте диаграмму кипения для смеси №3, определите число степеней свободы в гетерогенной области. Какой компонент можно получить в чистом виде при фракционной перегонке раствора, содержащего 80% НСООН и 20% Н2О.
  6. Постройте диаграмму кипения для смеси №4 и определите результат фракционной перегонки раствора, содержащего 20% СН3СООС2Н5 и 80% С2Н5ОН.
  7. Постройте диаграмму кипения для смеси №5, определите результат фракционной перегонки раствора, содержащего 30% СН3СООС2Н5 и 70% СCl4.
  8. Постройте диаграмму кипения для смеси №6, определите число степеней свободы в точке кипения азеотропной смеси и определите результат фракционной перегонки раствора, содержащего 50% Н2О и 50% С4Н8О2.
  9. Постройте диаграмму кипения для смеси №7, укажите фазовое состояние системы во всех областях диаграммы. Определите состав равновесного пара раствора, содержащего 40% СCl4 и 60% СН3ОН.
  10. Какую массу глицерина С3Н8О3 надо растворить в 100 г воды при 30°С, чтобы понизить давление пара на 300 Н/м2, если давление пара воды при 30°С составляет 4242 Н/м2?
  11. Вычислите давление насыщенного пара над раствором, содержащим 110 г глицерина С3Н8О3 и 401 г воды при 40°С. Давление паров чистой воды при данной температуре 7,3759 кПа.
  12. Равновесное давление пара над раствором, содержащим 13 г нелетучего вещества в 100 г воды при 30°С равно 3,65 кПа. Рассчитайте молярную массу растворенного вещества, полагая, что раствор идеален. Давление насыщенных паров чистой воды при данной температуре равно 3,74 кПа.
  13. Чему равно давление насыщенного пара над раствором, содержащим 10 г мочевины (NH2)2СО в 200 г воды при 25°С, если давление паров чистой воды при данной температуре равно 3,1672 кПа?
  14. В 1000 г Н2О растворено 68,4 г сахарозы С12Н22О11. Рассчитайте температуры замерзания и кипения раствора, давление пара над раствором при 20°С, если давление чистых паров воды при 20°С составляет 2314,9 Па. К(Н2О) = 1,86 К·кг/моль, Е(Н2О) = 0,52 К·кг/моль.
  15. Раствор, содержащий 0,81 г углеводорода Н(СН2)nН в 190 г C2H5Br замерзает при 9,47°С. Температура замерзания C2H5Br 10°С, К(C2H5Br) = 12,5 К·кг/моль. Рассчитайте молярную массу вещества и приведите формулу.
  16. 1,263 г нелетучей жирной кислоты общей формулы СnН2n-3СООН растворено в 500 г CCl4. Температура кипения раствора составила 76,804°С. Определите, какая кислота была исследована, если tкип CCl4 = 76,76°С, а эбулиоскопическая постоянная CCl4 4,88 К·кг/моль.
  17. Раствор, приготовленный из 0,524 г сахарозы С12Н22О11 и 75 г воды, замерзает при температуре, которая ниже температуры замерзания воды на 0,038 К. Определите криоскопическую постоянную воды.
  18. В радиатор автомобиля налили 9 л воды и 2 л метилового спирта (ρ(СН3ОН) = 800 кг/м3). При какой минимальной температуре можно оставить автомобиль на открытом воздухе, не боясь, что вода в радиаторе замерзнет, если К(Н2О) = 1,86 К·кг/моль.
  19. Водный раствор С2Н5ОН, содержащий 8,74 г спирта на 1000 г воды, замерзает при -0,354°С. Определите молярную массу спирта в растворе, приняв его идеальным. Криоскопическая постоянная Н2О равна 1,86 К·кг/моль.
  20. При 18°С осмотическое давление раствора глицерина равно 3·105 Па. Как изменится осмотическое давление, если раствор разбавить в 3 раза, а температуру повысить до 37°С?
  21. Осмотическое давление 0,025М раствора электролита равно 1,36·10-5 Па при 0°С. Кажущаяся степень диссоциации электролита 70%. На сколько ионов диссоциирует молекула электролита?
  22. Понижение температуры замерзания водного раствора исследуемого вещества составляет 1,395 К, а бензольного 1,28 К. Чем объяснятся различие в ∆Т, если моляльности растворов одинаковы? Рассчитайте изотонический коэффициент, если К(С6Н6) = 5,16 К·кг/моль, а К(Н2О) = 1,86 К·кг/моль.
  23. При растворении 2,05 г NaOH в 100 г воды температура кипения повысилась на 0,496°С. Определите кажущуюся степень диссоциации NaOH в растворе, если эбулиоскопическая постоянная воды равна 0,52 К·кг/моль.
  24. Раствор, содержащий 1,23 г бромида натрия в 40 г воды замерзает при температуре -0,95°С. Вычислите кажущуюся степень диссоциации бромида натрия в этом растворе, если К(Н2О) = 1,86 К·кг/моль.
  25. Раствор, объемом 1 л, содержащий 0,87 моль тростникового сахара при 18°С изоосмотичен 1 л раствора, содержащего 0,5 моль NaCl. Определите кажущуюся степень диссоциации и изотонический коэффициент для раствора хлорида натрия.
  26. Определите концентрацию водного раствора глюкозы, если этот раствор при 291 К изоосмотичен раствору, содержащему 0,5·103 моль/м3 CaCl2, причем кажущаяся степень диссоциации последнего при указанной температуре составляет 65,4%.
  27. Для очистки толуола его перегоняют с водяным паром при температуре 358 К. Определите расход водяного пара на перегонку 1 кг толуола С6Н5СН3, если давление насыщенного пара воды при 358 К составляет 6,2·104 Па, а для толуола 4,8·104 Па.
  28. При перегонке бромбензола с водяным паром кипение начинается при 368,3 К. Бромбензол практически нерастворим в воде, а парциальные давления паров воды и бромбензола при указанной температуре равны 8,519·104 Па и 1,613·104 Па соответственно. Вычислите массу бромбензола, которая переходит в дистиллят совместно с 1 кг Н2О и рассчитайте общее давление над системой при 368,3 К.
  29. Давление пара над системой из двух несмешивающихся жидкостей анилин-вода равно 9,999·104 Па при 371 К. Давление пара воды при этой температуре равно 9,426·104 Па. Какую массу воды необходимо взять для перегонки с водяным паром 1 кг анилина при внешнем давлении 9,999·104 Па?
  30. Давление насыщенного пара над системой из двух несмешивающихся жидкостей диэтиланилин-вода равно 10,133·104 Па при 372 К. Какая масса пара воды потребуется для перегонки 0,1 кг диэтиланилина, если давление пара воды при указанной температуре 9,919·104 Па?
  31. Молярная электрическая проводимость водного раствора уксусной кислоты при 25°С равна 4,815·10-3 См·м2/моль при концентрации 1,02 ммоль/л и 39,06·10-3 См·м2/моль при бесконечном разбавлении. Вычислите константу кислотной диссоциации и степень диссоциации уксусной кислоты при этой концентрации.
  32. Вычислите молярную электрическую проводимость раствора уксусной кислоты с концентрацией, равной 4,41·10-2 моль/л при 25°С, если известно, что его проводимость при бесконечном разбавлении равна 3,91·10-3 См·м2/моль, константа кислотной диссоциации равна 1,8·10-5. Коэффициенты активности примите равными 1.
  33. Водный раствор Li Х (где Х – анион) с концентрацией 0,100 моль/л имеет удельную электрическую проводимость 0,895 См·м-1. Молярная электрическая проводимость иона Li+ равна 3,95·10-3 См·м2/моль. Вычислите молярную проводимость и молярную электрическую проводимость иона Х-.
  34. Вычислите степень диссоциации уксусной кислоты в растворе с концентрацией равной 6,71·10-4 моль/л, а также рН раствора. Константа кислотной диссоциации СН3СООН равна 1,75·10-5.
  35. Вычислите молярную электропроводимость раствора уксусной кислоты при бесконечном разведении при 298 К, если электропроводимости растворов HCl, CH3COONa, NaCl при бесконечном разведении соответственно равны: 0,0426; 0,0091; 0,0126 См·м2/моль.
  36. При кондуктометрическом титровании 25 мл соляной кислоты раствором КОН (С = 0,1 моль/л) были получены следующие данные:

Объем КОН, мл

3,2

6,0

9,2

15,6

20,0

23,5

Удельная электропроводимость æ·10-2, См/м

3,2

2,56

1,86

1,64

2,38

2,96

Определите концентрацию кислоты.

  1. Удельная электропроводимость насыщенного водного раствора бромида таллия при 20°С равна 2,158·10-2 См/м, удельная электропроводимость воды равна 4,4·10-6 См/м. Молярная электропроводимость этой соли при бесконечном разведении составляет 1,383·10-2 См·м2/моль. Вычислите растворимость бромида таллия.
  2. При температуре 298 К удельная электропроводимость насыщенного раствора йодида серебра равна 4,144·10-6 См/м, удельная электропроводимость воды, определенная в этих же условиях, 4,00·10-6 См/м. Вычислите концентрацию йодида серебра в насыщенном растворе. Предельные молярные электропроводимости ионов Ag+ и I- равны соответственно 53,5·10-4 и 66,5·10-4 См·м2/моль.
  3. Удельная электропроводимость 0,7М раствора пропионовой кислоты при 291 К равна 9,25·10-2 См/м. Молярная электропроводимость при бесконечном разведении равна 346·10-4 См·м2/моль. Вычислите степень диссоциации пропионовой кислоты, концентрацию ионов водорода и константу диссоциации.
  4. Удельная электропроводимость гидроксида натрия (ω = 10%) при температуре 291 К равна 31,24 См/м, плотность раствора 1,113 г/см3. Предельная молярная электропроводимость раствора равна 217,5·10-4 См·м2/моль. Вычислите степень диссоциации гидроксида натрия и концентрацию гидроксид-ионов.
  5. При гидролизе лекарственного препарата выделяется соляная кислота, концентрация которой определяется кондуктометрическим титрованием. При титровании 50 мл препарата раствором гидроксида натрия (С = 0,5 моль/л), получены следующие данные:

V, мл КОН

3,0

6,4

9,0

17,0

20,5

25,0

æ·10-2 См/м

3,65

2,75

2,05

1,7

2,55

3,65

Определите концентрацию свободной кислоты.

  1. Молярная электропроводимость при бесконечном разведении раствора уксусной кислоты в 1,5 раза больше такой же электропроводимости раствора гидроксида аммония. Растворы 0,1М СН3СООН и 0,05М NH4ОН имеют одинаковую молярную электропроводимость. Каково соотношение степеней диссоциации этих электролитов в данных растворах?
  2. Раствор слабой кислоты АН при 298 К и разведении 32 л имеет молярную электропроводимость 9,2·10-4 См·м2/моль, а при бесконечном разведении она равна 389·10-4 См·м2/моль. Рассчитайте концентрацию ионов водорода в этом растворе и константу диссоциации кислоты.
  3. Удельная электропроводимость насыщенного раствора ВаСО3 в воде при 18ºС равна 25,475·10-4 См/м. Удельная электропроводимость воды равна 4,5·10-5 См/м. Молярные проводимости ионов Ва2+ и СО32- при 18ºС равны соответственно 55·10-4 и 66·10-4 См·м2/моль. Рассчитайте растворимость

ВаСО3 в воде при 18ºС в моль/л.

  1. Молярная электропроводимость бесконечно разбавленных растворов KCl, KNO3 и AgNО3 при 25ºС равна соответственно 149,9·10-4, 145,0·10-4 и 133,4·10-4 См·м2/моль. Какова молярная электропроводимость бесконечно разбавленного раствора AgCl при 25ºС?
  2. Вычислите при 298 К ЭДС концентрированного элемента.

 

Pt

C(Fe3+) = 0,1 моль/л 

                      

С(Fe2+) = 0,5 моль/л                        

 

C(Fe3+) = 0,4 моль/л

 

С(Fe2+) = 0,04 моль/л

 

Pt

  1. Определите ЭДС гальванического элемента, если стандартный потенциал хингидронного электрода равен 0,699 В.

        Pt, Н2  │         Н +            ║   Н+ , С6Н4О2, С6Н4(ОН)2  │   Pt                                                                                                                                                                                                                                   

                        аН+ = 1,31·10-5                аН+ = 1,132

  1. ЭДС гальванической цепи равна 0,082 В. Определите рН желудочного сока.

        Pt, Н2  │              Н +             ║    Н+  │  Н2, Pt                                                                                                                                                                                                                                   

                        (желудочный сок)     аН+ = 1

  1. При температуре 291 К ЭДС гальванической цепи, составленной из хингидронного и каломельного электродов равна 0,142 В. При 291 К потенциал каломельного электрода равен 0,25 В, а хингидронного равен (0,704 + 0,058 lg аН+). Определите рН раствора и концентрацию ионов водорода. Составьте гальваническую цепь.
  2. Вычислите ЭДС гальванического элемента при 298 К

         Pb  │    Pb 2+   ║    Ag+  │  Ag

Концентрации растворов AgNO3 и  Pb(NO3)равны 0,1 моль/л и 0,05 моль/л соответственно. Кажущаяся степень диссоциации Pb(NO3)равна 75%, а для раствора AgNO3 – 81%.

  1. Вычислите ЭДС гальванического элемента (298 К), составленного из двух стеклянных электродов, погруженных в растворы соляной кислоты с

рН = 1 и  рН = 3. Мембраны стеклянных электродов идентичны. Составьте гальваническую цепь.

  1. Вычислите рН биологического объекта, если при Т = 298 К, ЭДС гальванического элемента, составленного из хингидронного и каломельного электродов равна 210 мВ, потенциал каломельного электрода равен 0,337 В. Стандартный потенциал хингидронного электрода равен 0,699 В. Составьте гальваническую цепь.
  2. Вычислите ЭДС гальванического элемента при 298 К

          Tl  │             Tl +           ║         Cu2+                 │  Cu

                    С = 0,1 моль/л          С = 0,002 моль/л

Кажущаяся степень диссоциации в растворе CuSO4 равна 40%, а в растворе Tl2SO4 – 87%.

  1. Вычислите потенциалы электродов и ЭДС гальванического элемента при температуре 298 К.

         Zn  │    Zn2+   ║    Cl+  │ Cl2, Pt

Моляльность растворов ZnSO4 и HCl равна 0,1. Средние коэффициенты активности имеют значения:

γm (ZnSO4) = 0,15         γm (HCl) = 0,8

  1. Вычислите ЭДС гальванического элемента при 298 К:

         Ni │    Ni 2+   ║    Ag+  │  Ag

Концентрации растворов NiSO4 и  AgNO3 одинаковы и равны 5·10-3 моль/л. Степень диссоциации солей принять за единицу.

  1. Вычислите ЭДС цепи:

          Со │    Co(NO3)2   ║    AgNO3  │  Ag

при 25ºС, если кажущиеся степени диссоциации AgNO3 и Co(NO3)2   в растворах соответственно равны 82% и 87%, концентрации растворов AgNO3 и Co(NO3)2   равны 0,1 и 0,01 моль/л.

  1. Составьте схему гальванического элемента, в котором протекает реакция:

               Ag+  +  Br- = AgBr

Рассчитайте стандартную ЭДС элемента при 25ºС, изменение энергии Гиббса и константу равновесия.

  1. Изменение энтальпии реакции

        Pb + Hg2Cl2 = PbCl2 + 2Hg,

протекающей в гальваническом элементе равно (– 94,2 кДж/моль) при 298 К. ЭДС этого элемента возрастает на 1,45·10-4 В при повышении температуры на один градус. Рассчитайте ЭДС элемента и изменение энтропии при 298 К.

  1. В гальваническом элементе обратимо протекает реакция

       CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu

Рассчитайте ΔН и ΔS реакции, если ЭДС элемента равна 1,0960 В при 273 К и 1,0961 В при 276 К.

  1. Рассчитайте потенциал водородного электрода в чистой воде при 25ºС.
  2. Срок годности лекарственного вещества при 20ºС составляет 2 года. Как изменится срок годности лекарства, если хранить его в холодильнике (tº = 4ºС)? (Температурный коэффициент равен 2).
  3. Некоторая химическая реакция относится к типу А + В → С + D. При одинаковых начальных концентрациях А и В для времени полупревращения получены следующие данные:

С0, моль/л

t1/2, мин.

0,005

304

0,010

152

0,050

30,5

Докажите, что реакция следует кинетике второго порядка.

123-127. Вычислите энергию активации химической реакции по данным таблицы:

№ задания

Уравнение реакции

Т, К

k, с-1

123

С2Н5Br  C2H4 + HBr

750

800

4,539·10-3

4,140·10-2

124

N2O4  2NO2

300

330

3,228·106

2,398·107

125

H2 + I2  2HI

520

560

0,243·10-3

5,610·10-2

126

2NO2  2NO + O2

350

390

1,119·10-4

7,499·10-3

127

СН4 + Н2О  СО + 3Н2

1023

1323

2,8·10-3

2,4·10-2

  1. Константа скорости реакции COCl2 → CO + Cl2 равна 5,3·10-3 мин-1. Определите, какое количество вещества прореагирует за 10 минут, если исходная концентрация его равна 0,8 моль/л?
  2. Разложение перекиси водорода в водном растворе является реакцией первого порядка. Период полупревращения равен 15,86 минут. Определите, какое время потребуется для разложения 99% перекиси водорода при заданных условиях.
  3. Определите энергию активации для некоторой реакции, если скорость реакции увеличилась в три раза при возрастании температуры на 10º:

 Т1 = 300 К; Т2 = 310 К

  1. Докажите графически, что реакция термического разложения ацетальдегида в газовой фазе протекает по уравнению второго порядка по следующим кинетическим данным:

t, с

Р(СН3СНО), мм рт.ст.

0

363

42

329

105

289

450

174

  1. Дана зависимость константы скорости разложения N2O5 от температуры:

Т, К

298

318

338

k, с-1

3,46·10-5

4,98·10-4

4,87·10-3

Определите графически энергию активации и константу скорости при 323 К.

  1. Для реакции разложения N2O5 в тетрахлориде углерода график зависимости lg C(N2O5) от времени представляет прямую линию. Константа скорости этой реакции при 45ºС равна 6,2·10-4 с-1. Какое время потребуется для 20%-ного разложения?
  2. Химическую реакцию изучают при двух температурах 27ºС и 37ºС. Константы скорости при этих температурах соответственно равны 3,4 мин-1 и 8,5 мин-1. Рассчитайте: а) энергию активации для этой реакции, б) температурный коэффициент (γ) реакции.
  3. Энергия активации некоторой реакции равна 65 кДж/моль. Константа скорости при 20ºС равна 1,2 мин-1. Рассчитайте константу скорости реакции при 0ºС.
  4. Венгерский препарат «Калий - нормин» нормализует количество ионов калия в сыворотке крови. После приёма таблеток концентрация ионов калия изменилась следующим образом:

t, с

 

0

 

14400

 

43200

 

86400

 

Ск+, мг-ион

         л

4,60

 

4,40

 

4,03

 

3,53

 

Определите порядок реакции и константу скорости реакции.

  1. Реакция HCHO + H2O2 HCOOH + H2O второго порядка. Если смешать равные объемы одномолярных растворов,то через два часа при температуре 500С концентрация муравьиной кислоты будет равна 0,165 моль/л. Определите константу скорости реакции и время, которое потребуется, чтобы прореагировало 85% исходных веществ.
  2. При ядерных взрывах появляются изотопы азота. Один из изотопов азота имеет период полураспада 9,86 часа. Определите, какая часть его распадается через 16 часов после начала процесса?
  3. Сахароза в присутствии Н+ подвергается гидролизу:

        С12Н22О11 + Н2О   С6Н12О6 + С6Н12О6.

                                            глюкоза           фруктоза

Средняя константа скорости равна 2,07·10-4 с -1. Определите, какой процент сахарозы прореагирует через час после начала реакции?

  1. Константа скорости реакции второго порядка

         НСНО + Н2О2  НСООН + Н2О

при 600С равна 2,095·10-4  л/моль·с

Определите массу муравьиной кислоты, которая образуется через один час, если смешать но 0,5 литра одномолярных растворов формальдегида и перекиси водорода.

  1. 141. Фармацевтический препарат этилхлорид вызывает временную анестезию. При гидролизе в среде 80% этилового спирта изменение его концентрации происходит следующим образом:

t, с

 

0

 

36000

 

97200

 

133200

 

С (С2Н5Сl), моль/л

0,312

 

0,186

 

0,085

 

0,047

 

Определите порядок реакции, период полупревращения и константу скорости реакции.

  1. Константа скорости гидролиза новокаина при 323 К равна 7,2·10-7мин-1, энергия активации реакции равна 55215 Дж/моль. Определите, сколько процентов новокаина прореагирует за 15 дней хранения препарата при 150С?
  2. Константа скорости реакции разложения сульфацила натрия при 1500 равна 4,2·10-4с-1. Определите константу скорости реакции и температурный коэффициент (γ) при 1800 С.
  3. Температурный коэффициент скорости реакции гидролиза 5%-го норсульфазола натрия равен 2,5. Определите температуру, при которой нужно проводить «искусственное старение» препарата, чтобы скорость реакции возросла в 70 раз.
  4. При изучении кинетики реакции гидролиза сахарозы получили следующие данные:

t0С

 

25

 

40

 

50

 

55

 

k ср, с -1

0,161

 

1,223

 

4,467

 

8,183

 

 

Вычислите температурный коэффициент для каждого температурного интервала.

  1. При хранении таблеток амидопирина было установлено, что при температурах 800С и 900С константы скорости разложения лекарственного препарата соответственно равны 1,62·10-6с-1 и 4,15·10-6 с-1 Определите срок хранения таблеток при 250C (считая годным, если разложится 10% вещества).

147.За 10 дней содержание раствора лекарственного препарата в растворе при гидролизе уменьшилось на 5,45%. Определите константу скорости реакции и период полупревращения.

  1. При изучении кинетики реакции гидролиза аллилхлорида в 80%-ом этиловом спирте получены следующие данные:

t0С

 

0

 

25

 

35

 

45

 

k,мин-1

6,36·10-4

 

1,91·10-2

 

5,92·10-2

 

1,75·10-1

 

 

Определите графически энергию активации реакции и константу скорости реакции при 300С.

149.Для определения срока годности порошка папаверина гидрохлорида проведено «ускоренное старение» при температурах 600С и 800С, константы скорости разложения соответственно равны 2,17·10-5час-1 и 4,17·10-5 час-1. Определите срок годности порошка при температуре 250С (считая годным, если разложится 10% вещества).

150.Денатурация белка (реакция первого порядка) при 500С прошла за 13,75 минуты на 50%. Определите время его распада на 85% при этих же условиях.


ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ПО КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ

  1. Свободная поверхностная энергия и поверхностное натяжение. Факторы, влияющие на поверхностное натяжение. Перечислите методы измерения поверхностного натяжения. Подробно рассмотрите сталагмометрический метод измерения поверхностного натяжения.
  2. Поверхностно-активные (ПАВ) и поверностно-инактивные вещества (ПИВ). Особенности строения ПАВ. Покажите графически, как поверхностное натяжение зависит от концентрации раствора для ПАВ, ПИВ и веществ, не меняющих поверхностное натяжение.
  3. Что такое смачивание? Гидрофобные (лиофобные) и гидрофильные (лиофильные) поверхности. Как можно гидрофилизировать поверхность? Краевой угол смачивания и его определение.
  4. Что такое адгезия и когезия? Как определить величину работы адгезии и когезии?
  5. Сорбция, ее разновидности. В чем особенность химической и физической адсорбции?
  6. Поверхностная активность, ее физический смысл. Определение поверхностной активности, единицы измерения. Правило Дюкло-Траубе.
  7. Адсорбция на границе жидкость – газ. Уравнение Гиббса, его анализ. Как графически будут располагаться относительно друг друга изотермы поверхностного натяжения и изотермы адсорбции растворов одинаковой концентрации перечисленных ниже кислот: масляной, уксусной, валерьяновой, пропионовой?
  8. С помощью каких величин можно количественно оценить значение адсорбции? Изотерма адсорбции, ее определение.
  9. Построение изотермы адсорбции по изотерме поверхностного натяжения. Определение поверхностной активности.
  10. Строение адсорбционного слоя на границе раздела раствор – газ. Определение размера молекул ПАВ. Величина предельной адсорбции. Одинакова ли толщина насыщенного слоя для пропанола или пентанола? Дайте обоснованный ответ.
  11. Теория мономолекулярной адсорбции Ленгмюра, основные положения. Изотерма адсорбции.
  12. Уравнение Ленгмюра, его вывод и анализ.
  13. Графический метод определения констант в уравнении Ленгмюра. Их физический смысл.
  14. Уравнение Фрейндлиха, его анализ, условия применения, изотерма адсорбции. Определение постоянных в уравнении Фрейндлиха.
  15. Проведите анализ уравнения Шишковского. Какие параметры уравнений Ленгмюра и Шишковского связаны между собой?
  16. Молекулярная адсорбция из растворов. Факторы, влияющие на величину молекулярной адсорбции.
  17. Адсорбция электролитов. Объясните на конкретных примерах адсорбцию ионов на кристаллах (правило Панета-Фаянса). Влияние валентности и радиуса ионов на их адсорбционную способность.
  18. Обменная адсорбция, ее особенности. Катиониты и аниониты, их действие.
  19. В чем отличие мономолекулярной и полимолекулярной адсорбции? Приведите примеры различных изотерм адсорбции.
  20. Хроматография. Виды хроматографии. Применение в фармации.
  21. Предмет коллоидной химии, основные понятия: дисперсная система, дисперсная фаза, дисперсионная среда. Приведите примеры дисперсных систем.
  22. Отличительные признаки дисперсных систем: гетерогенность, дисперсность. Степень дисперсности, удельная поверхность.
  23. Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды. Примеры.
  24. Классификация дисперсных систем по размеру и форме частиц. Приведите примеры. В чем отличие монодисперсных систем от полидисперсных?
  25. Классификация дисперсных систем по взаимодействию между частицами дисперсной фазы и по степени взаимодействия дисперсной фазы с дисперсионной средой. Приведите примеры систем.
  26. Получение дисперсных систем методами механического и физического диспергирования. Механизм процессов, примеры.
  27. Получение коллоидных систем методом пептизации. Виды пептизации.
  28. Получение коллоидных систем методом химической конденсации. Приведите примеры реакций и формулы образующихся мицелл.
  29. Получение коллоидных систем методом физической конденсации. Электрораспыление. Механизм процессов, примеры.
  30. Методы очистки коллоидных систем от примесей: диализ, электродиализ, компенсационный диализ, ультрафильтрация.
  31. Броуновское движение в дисперсных системах. Средний сдвиг частицы.
  32. Диффузия в дисперсных системах. Коэффициент диффузии. Связь между броуновским движением и диффузией.
  33. Осмотическое давление коллоидных растворов. Как связаны между собой осмотическое давление и размер частиц в коллоидных растворах?
  34. Седиментация в дисперсных системах. Константа седиментации. Примеры седиментационно устойчивых и неустойчивых систем.
  35. Седиментационно-диффузионное равновесие. Седиментационный анализ суспензий, его применение в фармации.
  36. Рассеяние света в дисперсных системах. Эффект Тиндаля.
  37. Уравнение Релея, его анализ. Объясните применение красного цвета для сигналов опасности, а синего – светомаскировки.
  38. Поглощение света дисперсными системами. Уравнение Ламберта-Бера применительно к дисперсным системам.
  39. Оптические методы исследования дисперсных систем: ультрамикроскопия, электронная микроскопия.
  40. Нефелометрия, турбидиметрия – оптические методы исследования дисперсных систем, применяемые в фармации.
  41. Прямые и обратные электрокинетические явления. Их практическое применение.
  42. Механизмы возникновения двойного электрического слоя (ДЭС): избирательная адсорбция ионов из раствора; ионизация твердой поверхности.
  43. Охарактеризуйте с точки зрения термодинамики поверностный (φ) и электрокинетический (ξ) потенциалы.
  44. Теории строения ДЭС: Гельмгольца-Перрена; Гуи-Чепмена.
  45. Строение ДЭС по теории Штерна. Значение теории, недостатки. Приведите строение ДЭС по Штерну для конкретной мицеллы.
  46. Влияние различных факторов на ξ-потенциал (рН, разведения, температуры).
  47. Понятие об индифферентных электролитах. Влияние их на электрокинетический потенциал. Что при этом происходит с поверхностным (φ) потенциалом?
  48. Дайте определение неиндифферентных электролитов. Влияние их на ξ-потенциал. Изменится ли φ-потенциал в этом случае?
  49. Определение величины ξ-потенциала по скорости электрофореза. Метод подвижной границы. Уравнение Гельмгольца-Смолуховского.
  50. Определение величины ξ-потенциала по скорости электроосмоса. Уравнение Гельмгольца-Смолуховского.
  51. Понятие об устойчивости коллоидных систем. Виды устойчивости.
  52. Факторы агрегативной устойчивости дисперсных систем (термодинамические и кинетические).
  53. Коагуляция гидрофобных золей. Факторы, вызывающие коагуляцию. Скрытая и явная коагуляция.
  54. Коагуляция под действем электролитов. Правила коагуляции электролитами. Скорость коагуляции.
  55. Теории коагуляции электролитами (адсорбционная, электростатическая).
  56. Физическая теория коагуляции (теория ДЛФО). Расклинивающее давление.
  57. Силы, действующие на частицы при их сближении (силы притяжения, силы отталкивания). Их природа, зависимость от расстояния.
  58. Результирующая потенциальная кривая, ее анализ.
  59. Концентрационная коагуляция, механизм, примеры.
  60. Механизм нейтрализационной коагуляции, примеры.
  61. Чередование зон устойчивости и неустойчивости («неправильные ряды» коагуляции). Приведите примеры.
  62. Коагуляция золей смесью электролитов (аддитивность, антагонизм, синергизм). Приведите примеры.
  63. Взаимная коагуляция коллоидных растворов. Покажите на конкретных примерах.
  64. Коллоидная защита. Механизм защитного действия. Защитное число. Сравнительная характеристика защитного действия различных ВМВ.
  65. Значение коллоидной защиты для биологии и фармации. Сенсибилизация. Гетерокоагуляция, взаимная коагуляция.
  66. Эмульсии. Примеры эмульсий. Получение. Классификация.
  67. Методы определения типа эмульсий.
  68. Эмульгаторы. Механизм их действия. Понятие о гидрофильно-липофильном баллансе (ГЛБ).
  69. Обращение фаз эмульсий. Разрушение эмульсий.
  70. Применение эмульсий в фармации. Преимущества и недостатки лекарственных форм в виде эмульсий.
  71. Аэрозоли. Получение и классификация. Применение в фармации и медицине.
  72. Молекулярно-кинетические и электрические свойства аэрозолей. Особенности физических свойств аэрозолей.
  73. Какие системы называются порошками? На чем основаны способы получения порошков?
  74. Свойства порошков. Процесс гранулирования и его роль в фармацевтической промышленности.
  75. Суспензии. Седиментационная и агрегативная устойчивость суспензий.
  76. Чем отличаются суспензии от коллоидных растворов? Опишите явления флотации, фильтрации и кольматации. Что такое пасты?
  77. Пены, типы пен. Чем характеризуются пены? Практическое значение процессов пенообразования.
  78. Общая характеристика и классификация ПАВ. Применение ПАВ в фармации.
  79. Мицеллярные растворы ПАВ. Прямые и обратные мицеллы. Критическая концентрация мицеллообразования (ККМ). Методы ее определения.
  80. Влияние различных факторов на ККМ. Понятие о солюбилизации. Применение мицеллярных растворов ПАВ.
  81. Какие соединения и по какому признаку относятся к ВМВ? Приведите примеры природных и искусственных ВМВ, используемых в медицине и фармации.
  82. Объясните механизм растворения ВМВ. Теории растворов ВМВ. В чем проявляются особенности растворов ВМВ как лиофильных систем? Какие свойства растворов ВМВ соответствуют свойствам коллоидных растворов?
  83. Опишите особенности набухания ВМВ. Ограниченное и неограниченное набухание. Как определить степень набухания?
  84. Чем вызваны тепловые эффекты в процессе набухания? Термодинамика набухания и растворения полимеров.
  85. Почему при набухании образца возникает давление набухания? Уравнение Позняка, его анализ, определение постоянных в уравнении.
  86. Ньютоновские жидкости. Уравнение Ньютона и Пуазейля. Динамическая вязкость, единицы измерения.
  87. Вязкость разбавленных растворов ВМВ. Возможно ли использовать уравнение Ньютона и Пуазейля для определения вязкости разбавленных растворов ВМВ?
  88. Относительная вязкость. Как определить вязкость с помощью вискозиметра Оствальда?
  89. Особенности вязкости коллоидных растворов. Уравнение Эйнштейна. Влияние объемной доли дисперсной фазы на величину вязкости коллоидного раствора.
  90. Объясните причины аномалий вязкости концентрированных растворов ВМВ. Уравнение Бингама, определение постоянных в уравнении графическим методом.
  91. Удельная, приведенная и характеристическая вязкости. Уравнение Штаудингера. Приведите зависимость приведенной вязкости от концентрации полимера.
  92. Уравнение Марка-Куна-Хаувинка. Приведите графическую зависимость, позволяющую определить коэффициенты в этом уравнении.
  93. Вискозиметрический метод определения средней молярной массы полимера.
  94. Полиэлектролиты. Ионизация белка в кислой, щелочной средах и в изоэлектрической точке.
  95. Изоэлектрическая точка белка, прямые и косвенные методы ее определения. Опишите свойства белка в изоэлектрической точке.
  96. Почему изменяются структура макромолекул белков и вязкость их растворов при изменении рН среды?
  97. Нарушение устойчивости растворов ВМВ. Высаливание, коацервация, застудневание. Микрокапсулирование, его использование в фармации. Чем отличается высаливание от коагуляции золей электролитами?
  98. Студни. Методы получения студней. Диффузия в студнях. Химические реакции в студнях. Что такое тиксотропия и синерезис? Приведите примеры.
  99. Гели. Коагуляционные и конденсационно-кристаллизационные структуры гелей, их свойства. Отличие гелей от студней.
  100. Осмотическое давление растворов ВМВ. Уравнение Галлера. Определение средней молярной массы полимера методом осмометрии.

 

ЗАДАЧИ ПО КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ

  1. Используя константы уравнения Шишковского (А = 12,6 · 10-3, В = 21,5) рассчитайте поверхностное натяжение водных растворов масляной кислоты при 273 К для следующих концентраций (кмоль/м2): 0,007; 0,021; 0,05; 0,104 и постройте кривую в координатах σ = f(c). Поверностное натяжение воды при этой температуре равно 75,49 · 10-3 Н/м.
  2. Величина адсорбции карболовой кислоты на угле составляет 1 моль/г. Сколько угольных таблеток надо внести в 1 л водного раствора, содержащего 2 моль карболовой кислоты, чтобы полностью очистить раствор от нее (1 таблетка – 0,25 г).
  3. Во сколько раз поверхностное натяжение ртути превышает поверхностное натяжение глицерина, если в капилляре с радиусом r = 0,6·10-3 м столбик ртути опустился на 12·10-3 м ниже, а глицерина поднялся на 17,8·10-3 м выше уровня жидкости в сосуде? Плотность ртути ρрт. = 13,6·103 кг/м3, глицерина ρг = 1,26 · 103 кг/м3.
  4. Даны константы уравнения Шишковского для водного раствора валериановой кислоты при 273 К: А = 14,72 · 10-3 , В = 10,4. При какой концентрации поверхностное натяжение раствора будет составлять 52,1·10-3 Н/м, если поверхностное натяжение воды при 273 К равно 75,49·10-3 Н/м?
  5. Пользуясь графическим методом, определите поверхностную активность масляной кислоты на границе ее водного раствора с воздухом при 273 К по следующим экспериментальным данным:

С1 кмоль/м3

0,00

0,021

0,050

0,104

0,204

σ ·103, Н/м

75,23

68,12

63,53

58,60

50,3

  1. Используя уравнение Ленгмюра, вычислите адсорбцию азота на цеолите при давлении, равном 2,8·102 Па, если Аmax = 38,9 · 10-3 кг/кг,

     К = 0,156·10-2.

  1. Вычислите адсорбцию масляной кислоты на поверхности раздела водный раствор – воздух при 283 К и концентрации 0,104 кмоль/м3 , используя следующие экспериментальные данные:

С1 кмоль/м3

0,00

0,021

0,050

0,104

0,246

0,489

σ ·103, Н/м

74,01

69,51

64,30

59,82

51,09

44,00

  1. По экспериментальным данным постройте кривую адсорбции СО2 на цеолите при 293 К и с помощью графического метода определите константы уравнения Ленгмюра:

Равновесное давление, Р·10-2 Па

1,0

5,0

10,0

30,0

75,0

100,0

200,0

Адсорбция,

А·103, кг/кг

35,0

86,0

112,0

152,0

174,0

178,0

188,0

  1. Рассчитайте поверхностную активность валериановой кислоты на границе ее водного раствора с воздухом при 353 К и концентрации 0,01 кмоль/м3 по константам Шишковского: А = 17,7 · 10-3 , В = 19,72, σ0 = 162,8 · 10-3 Дж/м2.
  2. По экспериментальным данным адсорбции СО2 на активированном угле постройте изотерму адсорбции и определите константы уравнения Ленгмюра:

Равновесное давление, Р·10-2 Па

9,9

49,7

99,8

200,0

297,0

398,5

Адсорбция, А·103, кг/кг

32,0

70,0

91,0

102,0

107,3

108,0

  1. При адсорбции бензойной кислоты углем из раствора в бензоле при 25ºС получены следующие данные:

С·10-3 моль/м3

0,006

0,025

0,053

0,118

х/m, моль/кг

0,44

0,78

1,04

1,44

Определите графическим способом константы уравнения Фрейндлиха.

  1. Определить поверхностный избыток при 15ºС водного раствора ацетона (С = 0,5 кмоль/м3), если поверхностное натяжение раствора 59,4 · 10-3 Н/м. Поверхностное натяжение воды при этой температуре 73,49 · 10-3 Н/м.
  2. Вычислите площадь, приходящуюся на молекулу стеариновой кислоты и толщину пленки, покрывающей поверхность воды, если известно, что 0,1·10-6 кг стеариновой кислоты покрывает поверхность воды, равную 5·10-2 м2. Молярная масса стеариновой кислоты равна 284 г/моль, плотность 0,85·103 кг/м3.
  3. Постройте изотерму адсорбции СО2 на активированном угле при 231ºС и определите константы эмпирического уравнения Фрейндлиха, используя следующие экспериментальные данные:

Равновесное давление, Р·10-2 Па

10,0

44,8

100,0

144,0

250,0

425,0

Адсорбция,

А·103, кг/кг

32,3

66,7

96,2

117,2

145,0

177,0

  1. Среднее число капель воды, вытекающей из сталагмометра, равно 54, а среднее число капель исследуемого раствора равно 88,2. Поверхностное натяжение воды при температуре опыта (18ºС) равно 72,38·10-3 Дж/м2. Относительная плотность раствора равна 1,1306. Вычислить поверхностное натяжение раствора.
  2. Определить величину адсорбции бензойной кислоты из 150 мл бензольного раствора 5 г угля при температуре 298 К, если начальная концентрация кислоты равна 30·10-3 моль/л, равновесная 5 · 10-3 моль/л.
  3. Определить равновесную концентрацию бензойной кислоты в бензоле, если 1 г угля адсорбирует 79,2·10-3 г бензойной кислоты. Константы в уравнении Фрейндлиха равны: К = 3,05; 1/п = 0,4. Молярная масса бензойной кислоты 122 г/моль.
  4. В раствор, объемом 70 мл некоторого вещества с концентрацией 0,5 моль/л, поместили твердый адсорбент массой 2,5 г. После достижения адсорбционного равновесия, концентрация вещества снизилась до 0,25 моль/л. Вычислить величину адсорбции.
  5. При адсорбции бензойной кислоты из бензольного раствора (V = 1 л) углем при 298 К, получены следующие данные:

Начальная концентрация, ммоль/л

440

780

1040

1440

Равновесная концентрация, ммоль/л

6

25

59

118

Определить постоянные в уравнении Фрейндлиха. Масса угля 1 г.

  1. Определить величину адсорбции уксусной кислоты на животном угле при температуре 298 К, если равновесная концентрация кислоты равна 1,2 ммоль/мл. Константы в уравнении Фрейндлиха равны: К = 2,89; 1/п = 0,45.
  2. Сравните осмотическое давление двух монодисперсных гидрозолей золота одинаковой концентрации по массе, если радиусы частиц в них равны 2,5 · 10-8 м и 5 · 10-8 м.
  3. Определите средний квадратичный сдвиг частицы дыма хлорида аммония с радиусом 10-7 м при 273 К за 5 секунд. Вязкость воздуха 1,7 10-5 Па·с.
  4. Рассчитайте коэффициент диффузии частиц дыма оксида цинка с радиусом 2·10-6 м, вязкость воздуха 1,5·10-5 Па·с при температуре 20ºС.
  5. Сравните интенсивности светорассеяния высокодисперсного полистирола, освещенного монохроматическим светом с длиной волны λ1 = 680 · 10-9 м, а затем с длиной волны λ2 = 420 · 10-9 м.
  6. С какой скоростью осаждаются частицы аэрозоля хлорида аммония с радиусом частиц 5·10-7 м (плотность частиц 1,5 · 103 кг/м3). Вязкость воздуха 1,8·10-5 Па·с, плотностью его можно пренебречь.
  7. Определите коэффициент диффузии мицелл мыла в воде при 313 К и среднем радиусе мицелл 1,25 · 10-8 м. Вязкость среды 6,5 · 10-4 Па·с.
  8. Определите коэффициент диффузии и среднеквадратичный сдвиг частиц некоторого гидрозоля за 10 секунд, если радиус частиц 5 · 10-8 м, температура опыта 293 К, вязкость среды 10-3 Па·с.
  9. Какой объем нитрата серебра с концентрацией 1 · 10-3 моль/л надо добавить к 10 мл раствора хлорида калия с концентрацией 2 · 10-3 моль/л, чтобы получить золь с положительно заряженными частицами? Приведите схему строения мицеллы золя.
  10. Какой объем сульфида аммония с концентрацией 1·10-3 моль/л надо добавить к 25 мл раствора хлорида марганца (II) с концентрацией 2,5·10-3 моль/л, чтобы получить золь сульфида марганца с отрицательно заряженными частицами? Приведите схему строения мицеллы золя.
  11. Частицы золя берлинской лазури в электрическом поле перемещаются к аноду. Какое вещество является стабилизатором? Приведите схему строения мицелл золя.
  12. Золь гидроксида железа (III) получен при добавлении 15 мл 2% раствора хлорида железа (III) к 85 мл кипящей воды. Приведите схему строения мицелл золя, учитывая, что в растворе при образовании коллоидных частиц присутствуют ионы Fe3+ и Cl-.
  13. Можно ли получить коллоидный раствор серы в спирте? Дайте обоснованный ответ.
  14. Золь золота получен при взаимодействии аурата калия с формальдегидом. При электрофорезе частицы золя движутся к аноду. Приведите схему строения мицелл золя.
  15. Свежий осадок гидроксида алюминия (III) обработали небольшим количеством разбавленного раствора соляной кислоты. Приведите строение мицелл образовавшегося золя. Укажите метод образования золя.
  16. Золь иодида свинца получен при сливании равных объемов нитрата свинца и иодида калия. В электрическом поле частицы перемещаются к катоду. Одинаковы ли исходные концентрации растворов? Приведите строение образовавшихся мицелл.
  17. При добавлении к водному раствору хлорида цинка избытка водного раствора сульфида аммония происходит образование золя. Приведите схему строения мицеллы, укажите электролит-стабилизатор и метод получения этого золя.
  18. Золь диоксида марганца получен по реакции восстановления перманганата калия тиосульфатом натрия. Приведите строение образующихся мицелл и укажите метод образования коллоидного раствора.
  19. Свежий осадок гидроксида железа (III) обработали раствором хлорида железа (III). При этом осадок полностью растворился. Какой процесс произошел? Приведите строение образующихся мицелл золя.
  20. Частицы золя серы, полученного при взаимодействии сероводорода с раствором оксида серы, при электрофорезе перемещается к аноду. Приведите схему строения мицелл золя и укажите электролит-стабилизатор.
  21. Золь сульфата бария получен при взаимодействии равных объемов нитрата бария и серной кислоты. В электрическом поле частицы перемещаются к катоду. Приведите строение образующихся мицелл, сравните концентрации исходных растворов, укажите метод образования золя.

41-45. По скорости электрофореза вычислите электрокинетический потенциал золя, полученного методом химической конденсации по соответствующей реакции (см. таблицу 1). Диэлектрическая  проницаемость воды равна 81, электрическая постоянная 8,85 · 10-12 Ф/м. вязкость воды 10-3 Па·с, напряженность электрического поля и скорость электрофореза даны в таблице 2.

Приведите строение мицеллы золя и укажите к какому электроду перемещаются частицы золя при электрофорезе.

Таблица 1.

№ задания

Электролит 1

Электролит 2

формула

С1, моль/дм3

V1,см3

формула

С2, моль/дм3

V2,см3

41

Na2S

0,015

10

SbCl3

0,02

25

42

AgNO3

0,1

15

Na2S

0,5

5

43

AlCl2

0,01

10

NaOH

0,001

35

44

BaCl2

0,015

20

K2SO4

0,1

10

45

KCl

0,008

25

AgNO3

0,01

18

Таблица 2.

№ задания

Е В/м

u·105 м/с

41

500

3,0

42

400

1,1

43

320

1,3

44

310

1,73

45

600

2,5

  1. Напишите формулу коллоидной мицеллы золя иодида серебра, полученного по реакции обмена в избытке AgNO3. Приведите схему ДЭС по Штерну для данной мицеллы. Что будет происходить при добавлении в систему КNO3? Объясните и покажите на схеме.
  2. Приведите формулу коллоидной мицеллы диоксида кремния и схему строения ДЭС данной мицеллы. Какое влияние на величину потенциала будет оказывать введение ионов Al3+? Объясните и покажите на схеме.
  3. Почему для снижения потенциала положительно заряженных частиц золя сульфида мышьяка на одну и ту же величину, иона PO43- требуется намного меньше, чем Cl-. Дайте обоснованный ответ.
  4. Напишите формулу коллоидной мицеллы золя бромида серебра, стабилизированного нитратом серебра. Какое явление будет наблюдаться при введении бромида калия к золю. Объясните происходящее явление и приведите схему этого процесса.
  5. Расположите ионы I-, Cl-, F-, Br- по способности сжимать ДЭС и уменьшать ξ-потенциал положительно заряженных частиц золя берлинской лазури. Дайте обоснованный ответ. Приведите формулу коллоидной мицеллы данного золя.
  6. Напишите схему мицеллы золя серы (стабилизатор H2S). Какой из электролитов – KNO3, Ca(NO3)2, Al(NO3)3 - имеет наименьший порог коагуляции и наибольшую коагуляционную способность?
  7. Дан гидрозоль As2S3 (стабилизатор - AsCl3). Ck(KCl) = 4,9∙10-2 моль/л. Рассчитайте Ck(MgSO4), Ck(Na3PO4), Ck(K4[Fe(CN)6]), используя соотношения теории ДЛФО.
  8. Дан гидрозоль иодида серебра, Ck(NaCl) = 300 ммоль/л, Ck(MgCl2) = 25 ммоль/л, Ck(Na2SO4) = 165 ммоль/л, Ck(AlCl3) =0,5 ммоль/л. Определите знак заряда частиц золя. Напишите схему мицеллы.
  9. При исследовании коагуляции гидрозоля золота получили Ck(NaCl) = 24 ммоль/л, Ck2SO4) = 11,5 ммоль/л. Определите знак заряда частиц золя и рассчитайте Ck(MgSO4), Ck(AlCl3), используя соотношения теории ДЛФО.
  10. Для коагуляции 100 мл золя Fe(OH)3 взяли 10,5 мл 1М раствора КCl, 62 мл 0,01М раствора Na2SO4 и 5 мл 0,001М раствора Na3PO4. Определите пороги коагуляции электролитов и знак заряда частиц золя. Напишите строение мицеллы.
  11. Дан золь гидроксида железа, частицы которого передвигаются к катоду. Ck(NaCl) = 9,25 моль/л. Рассчитайте Ck(KNO3), Ck(ВаCl2), Ck(MgSO4), Ck3PO4), используя соотношение теории ДЛФО. Напишите схему мицеллы.
  12. Для очистки водопроводной воды от взвешенных частиц глины и песка добавляют небольшое количество сульфата алюминия. Почему наблюдается быстрое оседание частиц?
  13. Гидрозоль иодида серебра получен путем смешения равных объемов 0,008 М раствора KI и 0,01М раствора AgNO3. Какой из электролитов MgSO4 или K3[Fe(CN)6] будет иметь наибольший порог коагуляции для данного золя?
  14. На гидрозоль иодида серебра (избыток KI) подействовали смесью электролитов К2SO4 и Th(NO3)4. Какое явление наблюдается? (в растворе образуется комплекс K2[Th(SO4)3]).
  15. Напишите схему мицеллы золя сульфида мышьяка (III), частицы которого передвигаются к аноду (исходные вещества AsCl3 и H2S). Какой электролит CаCl2, ВаCl2 или Sr(NO3)2 имеет наибольшую коагуляционную способность?
  16. Дан золь гидроксида алюминия (избыток NaOH). Ck2Cr2O7) = 0,63 ммоль/л. Какой объем 0,01М раствора К2Cr2O7 нужно добавить к 100 мл золя, чтобы вызвать коагуляцию?
  17. Дан золь гидроксида магния (стабилизатор MgCl2). Приведите примеры трех золей, при наливании которых произойдет взаимная коагуляция золей.
  18. При сливании электролитов КClи CdCl2 образуется комплекс K2[CdCl4]. Приведите примеры золей, когда наблюдается явление антагонизма и явление синергизма при добавлении смесей этих электролитов.
  19. Для защиты 5 мл золя гидроксида железа от коагуляции электролитом потребовалось ввести 3∙10-3 л 0,01%-го раствора желатины. Рассчитайте защитное число желатины.
  20. Дан гидрозоль берлинской лазури (стабилизатор FeCl3). Какие электролиты могут вызвать явление «неправильных рядов» коагуляции? Приведите график.
  21. Определите степень дисперсности миндального масла в эмульсиях ручного и машинного изготовления, если размер шариков масла при ручном диспергировании составляет 2 · 10-4 м, а при машинном 4 · 10-5м. В каком случае дисперсность выше?
  22. Вычислите общую и удельную поверхность 100 г эмульсии, содержащей 70% подсолнечного масла. Диаметр шариков масла составляет 2 · 10-6 м, плотность масла 920 кг/м3.
  23. Вычислите количество шариков масла в 500 г коровьего молока с жирностью 3,2% и найдите общую и удельную поверхность, если диаметр отдельного шарика равен 2·10-6 м, а плотность жира равна 950 кг/м3.
  24. Вычислите удельную и общую поверхность масла в 100 г эмульсии ручного изготовления, содержащего 50% абрикосового масла. Диаметр шариков масла 2·10-5 м, плотность масла 960 кг/м3.
  25. Размер частиц рисового крахмала 2·10-6 м, а картофельного 4·10-6м. Рассчитайте и сравните удельные поверхности обоих крахмалов.
  26. Вычислите количество шариков масла в 120 г эмульсии, содержащей 30% абрикосового масла, если масса одного шарика равна 32 · 10-12 г.
  27. Размер шариков масла в майонезе при ручном взбалтывании составляет 2·10-5 м, а при машинном 4·10-6 м. Сравните удельные поверхности частиц.
  28. Вычислите количество шариков жира в 400 г козьего молока с жирностью 3,5% и найдите их общую и удельную поверхности, если диаметр отдельного шарика равен 3·10-6 м, а плотность жира составляет 930 кг/м3.
  29. Вычислите удельную и общую поверхность шариков масла в 200 г эмульсии, содержащей 35% персикового масла. Диаметр шариков составляет 2 · 10-5 м, ρ = 920 кг/м3.
  30. Вычислите количество шариков масла в 150 г эмульсии, содержащей 50% подсолнечного масла, если масса одного шарика равна 30 · 10-12 г.
  31. Рассчитайте и сравните дисперсность порошков, имеющих размер частичек дисперсной фазы 2·10-5 м и 3·10-6 м соответственно.
  32. Скорость оседания частиц монодисперсной суспензии равна 0,105 см/с. Определите радиус частиц, приняв вязкость воды равной 0,001Па·с, плотность вещества частиц 500 кг/м3.
  33. Определите скорость оседания суспензии сульфата бария, если радиус частичек дисперсной фазы 1·10-6 м, плотность BaSO4 4500 кг/м3, вязкость воды 0,001 Па·с, плотность воды 1000 кг/м3.
  34. Рассчитайте и сравните удельные поверхности шариков масла в эмульсиях ручного и машинного изготовления. Диаметр шариков масла 2 · 10-5 м и 4 · 10-6 м соответственно.
  35. Вычислите удельную поверхность суспензии каолина, отнесенную к единице массы. Частицы считайте шарообразными, средний радиус частиц 1·10-6 м. плотность каолина 2500 кг/м3. Суспензия монодисперсна.
  36. При вискозиметрическом определении молекулярной массы ВМВ время истечения раствора составило 2 мин. Объем жидкости, протекающей по капилляру, 20 см3, длина капилляра равна 0,2 м. Жидкость с вязкостью

    10-3Н·с/м2 протекает под действием собственного веса, причем высота

    столба жидкости  равна 0,2 м, а плотность ее 103 кг/м3. Какой радиус дол

    жен иметь капилляр?

  1. Вязкость раствора поливинилового спирта (ПВС) при 25ºС равна 0,954 Н/м2. Рассчитайте, за какое время через капилляр радиусом 1 · 10-3 м и длиной 0,1 м протекает 16 · 10-6 м3 раствора ПВС под давлением 0,963 Н/м2.
  2. Какова вязкость глицерина, если из капилляра длиной 6 · 10-2 м и радиусом 10-5 м глицерин вытекает со скоростью 14·10-10 м3/с под давлением 200 Па.
  3. Вычислите скорость истечения жидкости из капилляра длиной 5 · 10-2 м с радиусом 25 · 10-5 м под давлением 980 Па, если вязкость жидкости 2 · 10-3 Па · с.
  4. Плотность винилина при 22ºС 920 кг/м3, плотность воды 996 кг/м3. Винилин протекает через вискозиметр за 21 мин., а тот же объем воды за 14 сек. Вычислить динамическую вязкость винилина, если η ( Н2О) = 9,85 · 10-4 Н·с/м2 при 22ºС.
  5. Для раствора синтетического каучука, молекулярная масса которого 2·105, в хлороформе определены константы в уравнении Марка-Куна-Хаувинка: α = 0,56; К = 1,85·10-5. Определите характеристическую вязкость образца.
  6. Рассчитайте молекулярную массу поливинилацетона, если характеристическая вязкость его раствора в бензоле [η] = 0,225 м3/кг, константы уравнения Марка-Куна-Хаувинка: К = 5,7 · 10-5; α = 0,7.
  7. Установлено, что связь между характеристической вязкостью и молекулярной массой растворов полиизобутилена при 20ºС описывается уравнением [η] = 3,6·10-4∙М0,64. Определите молекулярную массу фракции полиизобутилена в растворе с характеристической вязкостью [η] = 1,8 м3/кг.
  8. Какова молекулярная масса натурального каучука, если при его растворении в бензоле характеристическая вязкость [η] оказалась равной 0,126 м3/кг, константы уравнения Марка-Куна-Хаувинка: К = 5 · 10-5; α = 0,67.
  9. Определите молекулярную массу этилцеллюлозы, используя данные вискозиметрического определения:

Концентрация полимера в растворе, кг/м3

2

4

6

8

10

Приведенная вязкость, ηуд/с, м3/кг

0,163

0,192

0,210

0,24

0,263

Константы в уравнении Марка-Куна-Хаувинка:К = 11,8·10-5, α = 0,66.

  1. Рассчитайте молекулярную массу этилцеллюлозы, используя данные вискозиметрического метода для раствора этилцеллюлозы в анилине

     (К = 6,9·10-5; α = 0,72):

Концентрация полимера в растворе, кг/м3

1

1,75

2,5

3,25

4,0

Удельная вязкость,

η – η00

0,24

0,525

0,875

1,35

1,84

  1. По данным характеристической вязкости [η] (м3/кг) и молярной массы М (кг/моль) полиизобутилена в CCl4 определите графически константы К и α в уравнении Марка-Куна-Хаувинка:

М

[η]

М

[η]

М

[η]

М

[η]

1260000

4,30

48000

0,43

110000

0,78

9550

0,138

463000

2,06

10000

0,15

92700

0,73

7080

0,115

  1. Определите графически константы α и К в уравнении Марка-Куна-Хаувинка для синтетического каучука, растворенного в толуоле, по данным молярной массы М (кг/моль) и характеристической вязкости [η] м3/ кг:

М

[η]

М

[η]

М

[η]

М

[η]

25000

0,30

39500

0,40

100000

0,71

380000

1,76

31800

0,35

57000

0,48

224000

1,16

 

 

  1. При измерении вязкости растворов полистирола в толуоле вискозиметром Оствальда получены следующие данные:

Концентрация р-ра, с,г/л

0

1,70

2,12

2,52

2,95

3,40

Время истечения

 р-ра, t,c

97,6

115,6

120,2

124,5

129,8

134,9

Приведите график зависимости ηуд/с = f(с) и определите молекулярную массу полистрола, если К = 1,7 · 10-5, α = 0,69.

  1. При измерении вязкости растворов 1,4-цис-полиизопрена в толуоле с помощью капиллярного вискозиметра получены следующие данные:

С, г/л

0

1,41

1,94

2,59

3,24

3,89

Время истечения

 р-ра, t,c

171,5

216,1

234,0

257,3

282,6

308,1

Определите графическим методом характеристическую вязкость раствора [η].

  1. Вычислите степень набухания каучука в этиловом спирте и постройте кривую набухания α = f(t), используя следующие экспериментальные данные:

Время набухания, t,c

1

4

8

12

Масса каучука до набухания, г

10,0

19,0

44,0

56,0

Масса каучука после набухания, г

10,0

44,0

56,0

51,0

Сделайте вывод о типе набухания.

  1. По экспериментальным данным рассчитайте степень набухания желатина и приведите график зависимости α = f(рН). Определите ИЭТ.

РН раствора

1

2

3

4

5

6

Вес желатина до набухания, г

0,3971

0,3881

0,2684

0,3754

0,4106

0,4170

Вес желатина после набухания, г

1,2062

1,3551

0,4408

0,5746

0,6320

0,6489

  1. Осмотическое давление водного раствора белка с массовой концентрацией 1кг/м3 при температуре физиологической нормы равно 292,7 Па. Определите молекулярную массу белка, если константа в уравнении Галлера b = 1.
  2. Рассчитайте молярную массу полистрола, если осмотическое давление при 25ºС равно 120,9 Па, а массовая концентрация 4,17 кг/м3 b = 1.

100. Рассчитайте осмотическое давление раствора белка с молярной массой

       12000 г/моль, если его массовая концентрация 2 г/дм3, Т = 310 К, b = 1.