Скачать 0.99 Mb.
|
Сильные электролитыДля сильных электролитов в отличие от слабых не используют констант диссоциации.Для оценки способности ионов к химическим реакциям в растворах сильных электролитов пользуются понятием активность, обозначаемой a.Активностью иона называют эффективную или условную концентрацию его, соответственно которой он участвует в химических реакциях. Между активностью иона и его действительной концентрацией существует зависимость:а = f∙С,где f – коэффициент активности.Коэффициенты активности ионов зависят не только от концентрации сильного электролита, но, кроме того, от концентрации всех посторонних ионов, присутствующих в растворе. Мерой электростатического взаимодействия между ионами считают так называемую ионную силу раствора I, которую вычисляют по формуле:I = 1/2(С1Z12 + С2Z22 + С3Z32 + СnZn2),где C1 , C2 , C3 и т.д. – концентрации различных ионов;Z1, Z2 , Z3 и т. д. заряды этих ионов.Таким образом, ионная сила раствора равна полусумме произведений концентраций ионов (выраженных в моль/л) на квадраты их зарядов.Вопросы для самоконтроля
Задания для самоконтроля
Растворы – Электролиты – Сильные электролиты – Слабые электролиты – Неэлектролиты – Степень диссоциации – Водородный показатель рН – Молярная концентрация – Моляльная концентрация –
а) ; в) ; д) ; б) ; г) ; е)
б) 1 литра раствора, содержащего в 0,1 моль НСl и 0,2 моль СаСl2.
а) 0,028 моль/л; г) 0,0055 моль/л; б) 1,38 моль/л; д) 0,00055 моль/л; в) 0,55 моль/л; е) 2 моль/л.
а) увеличивается; б) уменьшается; в) не изменяется
а) 0,000091; б) 0,0136; в) 0,00954; г) 0,0419.
«Реакция среды и рН. Кислотность и щелочность растворов»
а) рН = 5, [Н+] = 10-5 М; б) рОН =3, [Н+] = 10-3 М; в) С(НСl) = 0,001 моль/л, α=1, рН=3; г) С (Н2SО4)=0,005 моль/л, рН=2; д) рН=8, [ОН-] =10-8 М; е) С(СН3СООН)=0.01 моль/л, α=0,3 [Н+] = 0,01 М; ж) С(NН4ОН)=0,05, α=0,3 [ОН-]=0,015 М. IV. 8 Буферные растворы Буферные растворы – это системы, рН которых практически не меняется при добавлении к ним небольших количеств кислот или щелочей или при разведении. Буферные системы позволяют живому организму противодействовать влиянию внешних факторов, направленных как на снижение, так и на увеличение рН его жидких сред, сохранять гомеостаз. Классификация буферных систем
Механизм буферного действия (на примере бикарбонатной буферной системы). При добавлении сильной кислоты: NaHCO3 + HCl → NaCl +H2CO3 Na+ + HCO3 - + H+ + Cl- → Na+ + Cl- + H2CO3 HCO3- + H+ → H2CO3 При добавлении сильного основания: H2CO3 + NaOH → NaHCO3 + H2O H2CO3 + Na+ + OH- → Na+ + HCO3- + H2O H2CO3 + OH- → HCO3- + H2O Таким образом, буферное действие раствора обусловлено смещением кислотно-основного равновесия за счет связывания добавляемых в раствор ионов H+ и OH-. В результате реакций ионов H+ и OH- и компонентов буферной системы образуются слабодиссоциирующие продукты. Уравнение Гендерсона-Гассельбаха для расчета рН буферных систем. Для буферных систем кислотного типа: Для буферных систем основного типа: Буферная емкость характеризует способность буферного раствора противодействовать смещению реакции среды при добавлении кислот и щелочей. Буферная емкость определяется количеством сильной кислоты или сильного основания (в моль или в моль эквивалента), при добавлении которого к одному литру буферного раствора значение рН меняется на единицу. Вопросы для самоконтроля
Задания для самоконтроля 1. Распределите перечисленные системы по соответствующим столбцам таблицы. а) С6Н5СООН + С6Н5СООК; б) HCl + NaCl; в)HCOOH + HCOONa; г)HNO3 +KNO3; Д)HNO2 + KNO2.
Дайте мотивированный ответ. 2. С помощью стрелок обозначьте соответствие между столбиками. Допишите сокращенные ионные уравнения, объясняющие механизм буферного действия систем.
3. Определите концентрацию протонов в растворе, полученном при смешивании 30 мл раствора CH3COOH с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л и 50 мл раствора CH3COONa с молярной концентрацией эквивалента 0,3 моль/л, если рК(CH3COOH) = 4,75. 4. Рассчитайте рН раствора, полученного при смешивании 20 мл раствора HCl с молярной концентрацией эквивалента 0,05 моль/л и 20 мл раствора NaHCO3 с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л, если рК(H2CO3) = 6,35. 5. Вычислите рН раствора, полученного путем смешивания 20 мл раствора азотистой кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,05 моль/л и 30 мл раствора нитрита калия молярной концентрацией эквивалента 1,5 моль/л, если рКа = 3,29. 6. Вычислите рН раствора, содержащего по 0,5 моль эквивалента гидроксида аммония и хлорида аммония, рК (NH4OH) = 4,75. Как изменится рН при добавлении к одному литру этого раствора
7. Каково соотношение количества вещества уксусной кислоты и ацетата калия в буферном растворе с рН = 4,75, если рК(CH3COOH) = 4,75. 8. Сколько миллилитров раствора NH4Cl с молярной концентрацией эквивалента 0,5 моль/л следует прибавить к 100 мл раствора NH4OH с молярной концентрацией эквивалента 0,2 моль/л, чтобы получить буферную систему с рН= 9,25, если рК (NH4OH) = 4,75. 9. Определите рН раствора, полученного при смешивании 50 мл раствора дигидрофосфата калия с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л и 15 мл раствора гидрофосфата калия с молярной концентрацией эквивалента 0,2 моль/л, если рК(H2PO4-) = 7,21. Приведите механизм действия данной буферной системы. 10. К 2 мл раствора уксусной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,4 моль/л добавили 3 мл раствора гидроксида натрия с молярной концентрацией эквивалента 0,2 моль/л. Вычислить концентрацию протонов и рН полученной смеси. 11. Рассчитайте буферную емкость аммиачного буфера, если при добавлении 0,001 моль эквивалента HCl к 100 мл этого раствора значение его рН уменьшилось на 0,09. 12. Составьте конспект для ответа по вопросам: А) Роль буферных растворов в организме человека. Б) Роль гидрокарбонатного буферного раствора при поддержании постоянства рН крови, нарушаемого процессами дыхания. IV. 9 Учение о растворах. Диффузия в растворах. Коллигативные свойства разбавленных растворов Коллигативные свойства растворов – это свойства, которые определяются числом частиц растворенного вещества в единице объема раствора и не зависят от природы вещества. К ним относятся: диффузия, осмотическое давление, давление насыщенного пара растворителя над раствором, температура замерзания раствора, температура кипения раствора. Диффузия – самопроизвольный процесс переноса вещества в результате беспорядочного теплового движения кинетических единиц. Под кинетическими единицами понимают ионы, молекулы, атомы, ассоциаты, комплексы и т.д. Количественно диффузия выражается законом Фика: Скорость диффузии прямо пропорциональна градиенту концентрации и площади, через которую осуществляется диффузия. , где – скорость диффузии, или количество вещества, диффундирующего в единицу времени через данную площадь; S – площадь поверхности; – градиент концентрации – это изменение концентрации (С) вещества, приходящееся на единицу длины (Х) в направлении диффузии. Знак (–) показывает, что диффузия происходит из области большей концентрации в область меньшей. D – коэффициент диффузии, зависящий от природы растворенного вещества и от температуры. Физическая сущность D – это количество вещества, диффундирующего в единицу времени через единицу площади при градиенте концентрации, равном 1. Осмос – это явление односторонней диффузии молекул растворителя из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей концентрацией через полупроницаемую мембрану. Давление, которое надо приложить к раствору, чтобы прекратился осмос, называется осмотическим. Вант-Гофф сформулировал обобщенный закон: осмотическое давление разбавленных растворов равно тому давлению, которое это вещество имело бы, если бы оно в виде газа занимало при той же температуре тот же объем, что и раствор. Осмотическое давление растворов неэлектролитов можно рассчитать по формуле: П = CRT, где П – осмотическое давление; R–газовая постоянная; Т – абсолютная температура. Насыщенный пар – пар, находящийся в равновесии с жидкостью. Давление, которое производит насыщенный пар на стенки сосуда, называется давлением насыщенного пара. Если в равновесную систему ввести нелетучее вещество, то давление пара растворителя над раствором понизится. Закон Рауля: относительное понижение давления пара растворителя над раствором пропорционально мольной доле нелетучего растворенного вещества. p0 – давление пара над чистым растворителем; p – давление пара над раствором; N – мольная доля растворенного вещества. Этот закон справедлив только для сильно разбавленных растворов неэлектролитов. Температура кипения – это температура, при которой давление пара над растворителем или раствором равно атмосферному. Растворы нелетучего растворенного вещества кипят при более высокой температуре, чем чистый растворитель. Первое следствие из закона Рауля: повышение температуры кипения разбавленного раствора неэлектролита пропорцонально моляльной концентрации растворенного вещества. ∆Ткип. = Е ∙ ḇ(Х), где ∆Т(кип.) – повышение температуры кипения раствора; ḇ(Х) – моляльность раствора; Е – эбуллиоскопическая постоянная, показывает повышение температуры кипения раствора при растворении одного моль вещества в 1 кг растворителя. Температура замерзания – это температура, при которой давление пара растворителя над раствором равно давлению пара растворителя над твердой фазой. Растворы нелетучего растворенного вещества замерзают при более низкой температуре, чем чистый растворитель. Второе следствие из закона Рауля: понижение температуры замерзания разбавленного раствора неэлектролита прямо пропорционально моляльной концентрации растворенного вещества. ∆Тзамерз. = К ∙ b(Х), где ∆Тзамерз. – понижение температуры замерзания раствора; b(Х) – моляльность раствора; К – криоскопическая постоянная, показывает понижение температуры замерзания, вызываемого растворением одного моль вещества в 1 кг растворителя. Изотонический коэффициент i. Растворы электролитов не подчиняются законам Рауля и Вант-Гоффа вследствие распада на ионы и увеличении числа кинетически активных частиц. Вант-Гофф ввел поправку для электролитов в виде изотонического коэффициента i. Коэффициент i показывает, во сколько раз истинная концентрация кинетически активных частиц, и, следовательно, осмотическое давление, понижение давления пара, понижение температуры замерзания, повышение температуры кипения в растворе электролита больше, чем в растворе неэлектролита. i = 1 + α∙(m - 1), где: α – степень диссоциации электролита; m – число ионов, на которое диссоциирует одна молекула электролита. Для растворов электролитов: П = і∙C∙ R ∙T; ∆ Ткип. = і ∙ Е ∙ b(Х); ∆Тзамерз. = і ∙ К ∙ b(Х). Вопросы для самоконтроля 1. Что такое диффузия? Какие факторы влияют на скорость диффузии? 2. Приведите примеры, характеризующие роль диффузии в процессах жизнедеятельности организма. 3. Какие свойства растворов называются коллигативными и почему? 4. В чем заключается сущность осмоса и осмотического давления? 5. Какие существуют методы измерения осмотического давления? 6. Почему растворы электролитов не подчиняются закону осмотического давления Вант-Гоффа? Охарактеризуйте изотонический коэффициент и его связь со степенью диссоциации электролита. 7.Какие растворы называются изо-, гипо-, гипертоническими? Что происходит с клеткой при помещении её в такие растворы? 8. Какие растворы называются физиологическими? Приведите примеры. 9. Почему при аллергических реакциях, сопровождающихся отеками тканей, в организм вводят высококонцентрированние растворы хлорида кальция (10%) и глюкозы (20%)? 10. В каких системах можно наблюдать явление осмоса? Приведите примеры природных осмотических явлений. 11. Какова биологическая роль осмоса в живых и растительных организмах? Приведите примеры использования явления осмоса в медицинской практике. 12. Дайте определение, что такое насыщенный пар и давление насыщенного пара. 13. Почему нелетучее растворенное вещество понижает давление насыщенного пара? Cформулируйте закон Рауля. 14. Почему растворы электролитов понижают давление насыщенного пара в большей степени, чем растворы неэлектролитов той же концентрации? 15. Дайте определение, что такое температура кипения и замерзания растворов? Сформулируйте следствия из закона Рауля. 16. Как с помощью принципа Ле-Шателье объяснить эффекты повышения температуры кипения и понижения температуры замерзания растворов по сравнению с чистым растворителем? 17. Объясните физический смысл эбулиоскопической и криоскопической констант. 18. Охарактеризуйте взаимосвязь между коллигативными свойствами растворов. Приведите примеры использования криометрии в медико-биологических исследованиях. Задания для самоконтроля
а) к коллигативным свойствам растворов относятся . . . . . б) коллигативные свойства растворов определяются . . . . . в) осмотическое давление растворов зависит от температуры и . . г) значение изотонического коэффициента завит от . . . . д) физиологический раствор – это раствор, осмотическое давление которого равно . . . . .
а) CaCl2; б) NaCl; в) С6Н12О6; г) MgSO4; д) AlCl3.
а) 0,15 М раствор СаСl2; б) 0,15 М раствор С6Н12О6; в) 0,1 М раствор МgSO4; г) 0,3 М раствор КСl; д) 0,3 М раствор С12Н22О11.
13. При какой температуре осмотическое давление раствора, содержащего в 1 л 45 г глюкозы С6Н12О6, достигнет 607,8 кПа? 14. Сколько граммов глюкозы С6Н12О6 должно находиться в 0,5 л раствора глюкозы, чтобы его осмотическое давление (при той же температуре) было равно осмотическому давлению раствора глицерина в 1 л которого содержится 9,2 г глицерина(С3Н5(ОН)3) ? 15. Осмотическое давление плазмы крови равно 7,7 атм. Рассчитайте, сколько граммов хлорида натрия необходимо для приготовления 200 мл раствора, изотоничного плазме крови ( t= 370С). Степень диссоциации NaCl – 95%. 16. Этиловый спирт иногда вводят внутривенно при гангрене и абсцессе легкого в виде раствора с массовой долей 20%. Определите, будет ли при 37оС данный раствор спирта изотоничен плазме крови? Плотность раствора равна 1 г/мл. 17. Рассчитайте кажущуюся степень диссоциации LiCl в растворе с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л, если раствор изотоничен с 0,19 М раствором сахара С12Н22О11 при 0оС. 18. Осмотическое давление раствора, содержащего в 1 л 72 г маннита, равно 9,00 ∙ 105 Па при 0оС. Найдите формулу маннита, если массовая доля С, Н и О, входящих в его состав, соответственно равны 39,56; 7,69; 52,75 %. 19. К 100 мл 0,5 М водного раствора сахарозы С12Н22О11 добавлено 300 мл воды. Чему равно осмотическое давление полученного раствора при 25оС? 20. Сколько моль неэлектролита должно содержаться в 1л раствора, чтобы его осмотическое давление при 25оС было равно 2,47 кПа? 21. Определить степень диссоциации бромида алюминия, если 1 литр раствора, содержащего 26,7 г растворенного вещества, создает при 0оС осмотическое давление, равное 635,22 кПа. 22. Определить степень диссоциации СаCl2 в 0,2 М растворе , если при той же температуре этот раствор изотоничен 0,5М раствору глюкозы. 23. Дополните следующие утверждения: а) законам Рауля и Вант-Гоффа не подчиняются растворы . . . . . б) относительное понижение давления пара растворителя над раствором равно. . . . . в) температурой кипения называется температура, при которой . . . г) температурой замерзания называется температура, при которой . д) растворенное вещество . . . . . . . . . температуру кипения и . . . . . температуру замерзания раствора по сравнению с чистым растворителем; ж) онкотическое давление крови обусловлено . . . . . з) изоосмия организма – это . . . . . и) плазмолиз эритроцитов происходит, когда клетку помещают . . 24. Укажите правильные утверждения: а) давление насыщенного пара над раствором уменьшается при увеличении мольной доли растворителя; б) температура кипения жидкостей и их растворов зависит от внешнего давления; в) при увеличении числа частиц растворенного нелетучего вещества в единице массы растворителя температура замерзания растворов повышается; г) при одинаковых условиях водные растворы нелетучих электролитов и неэлектролитов, имеющих равные моляльности, имеют разные температуры кипения; д) при одинаковой температуре водные растворы нелетучих электролитов и неэлектролитов с одинаковой молярной концентрацией имеют одинаковое осмотическое давление. 25. Над океаном или морем давление паров воды ниже, чем над озером или рекой с пресной водой. Почему влажность воздуха на берегу океана или моря выше по сравнению с влажностью воздуха около озера или реки? 26. С помощью стрелок обозначьте соответствие между столбцами таблицы
27. 68,4 г сахарозы растворено в 1000 г воды. Рассчитать: а) осмотическое давление; (Т= 298 К, ρр-ра = 1,01 г/мл) б) температуру замерзания; в) температуру кипения раствора. 28. Температура кипения водного раствора сахарозы равна 101,40С. Вычислите моляльную концентрацию и массовую долю сахарозы в растворе. При какой температуре замерзает этот раствор? 29. Водно-спиртовый раствор, содержащий 15% спирта (ρ = 0,97 г/мл) замерзает при температуре 10,260С. Найдите молекулярную массу спирта и осмотическое давление раствора при 250С. 30. Температура замерзания кровяной сыворотки равна (- 0,560С). Рассчитайте моляльность солей в крови, условно считая все соли бинарными и полностью распадающимися на ионы по схеме: КtAn→ Кt+ + Аn−. Наличие в сыворотке крови неэлектролитов во внимание не принимать. 31. Эксперименты по исследованию 0,01М водных растворов сахарозы, глюкозы, глицерина показали, что понижение температуры замерзания у них равны 0,0186 0С. Почему понижение температуры замерзания водного раствора NaCl оказалось в 2 раза больше, раствора СаCl2 в три раза больше, а раствора AlCl3 в четыре раза больше. 32. В равных количествах воды растворено: в одном случае 0,5 моль сахарозы, в другом – 0,2 моль CaCl2. Температуры замерзания обоих растворов одинаковы. Определите кажущуюся степень диссоциации CaCl2. 33. Раствор, содержащий 1,2 г аспирина (С6Н4СН3СООСООН) в 20 г диоксана, замерзает при температуре 10,430С. Определите криоскопическую постоянную диоксана. 34. Температура замерзания раствора, содержащего 0,25 моль азотной кислоты в 2,5 л воды равна -0,350С. Рассчитайте изотонический коэффициент азотной кислоты. 35. Некоторое количество вещества, растворенное в 100 г бензола, понижает температуру его замерзания на 1,28 0С. То же количество вещества, растворенное в 100 г воды, понижает точку ее замерзания на 1,395 0С. Вещество находится в бензоле в виде молекул, а в воде полностью диссоциировано на ионы. На сколько ионов вещество диссоциирует в водном растворе? 36. В 100 мл воды растворено 4 г неэлектролита, в состав которого входят С (50,7%), Н (4,23%), О (45,07%). Раствор замерзает при температуре − 0,524 0С. Определите формулу растворенного вещества. 37. Раствор, содержащий 0,04 г камфоры в 20 г бензола замерзает при температуре на 0,067 0C ниже температуры замерзания чистого бензола. Определите молярную массу камфоры. 38. Какова температура замерзания раствора неэлектролита, содержащего 3,01 ∙ 1023 молекул в 1 л воды? 39. Водный раствор мочевины кипит при температуре 100,5 0С. Рассчитайте осмотическое давление раствора при температуре 250С; ρр-ра = 1,1 г/мл. 40. Раствор, содержащий 1,22 г бензойной кислоты С6Н5СООН в 100 г сероуглерода, кипит при температуре 45,529 0С. Температура кипения сероуглерода равна 46,30С. Вычислите эбулиоскопическую постоянную СS2 . Литература
Ответы |
Борчук А. В., Мосягина С. Ю., Овчинникова Н. П., Пушкина И. М., СмирноваЕ. В. Психология и педагогика: Методические рекомендации... | Филиал федерального государственного бюджетного учреждения «Администрация морских портов западной арктики» | ||
Филиал федерального государственного бюджетного учреждения «Администрация морских портов западной арктики» | Приказ и о Начальника -капитана порта о внесении изменений в оп 2007 №82 от 20. 11. 2007 | ||
Опубликовать постановление в газете «Архангельск- город воинской славы» и на официальном информационном Интернет-портале муниципального... | «Город Архангельск» при проведении выборов главы муниципального образования «Город Архангельск» мэра города Архангельска | ||
«Город Архангельск» при проведении выборов главы муниципального образования «Город Архангельск» мэра города Архангельска | Архангельская область, г. Архангельск, Соломбальский территориальный округ, ул. Кедрова, д. 34 | ||
... | Рассмотрены и рекомендованы к изданию методической комиссией института энергетики и транспорта Северного (Арктического) федерального... |
Поиск Главная страница   Заполнение бланков   Бланки   Договоры   Документы    |