З дисципліни ФІЗИЧНА ХІМІЯ

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА НЕОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ

Реєстр. № 37/392-28.03.2011

Костина М.В.

Семенченко О.О.

Алфьорова В.П.

Лабораторний практикум

з дисципліни

ФІЗИЧНА ХІМІЯ

для студентів II і ІІІ курсу

напряму підготовки: 051301 Хімічна технологія

галузі знань: 0513 Хімічна технологія та інженерія

(05130115– Хімічна технологія та обладнання опоряджувального виробництва
05130102 – Хімічна технологія органічних речовин
05130101– Хімічна технологія неорганічних речовин)

Херсон 2011

Лабораторний практикум з дисципліни Фізична хімія

для студентів ІІ і ІІІ курсів

напряму підготовки: 051301 Хімічна технологія

галузі знань: 0513 Хімічна технологія та інженерія

/Костина М.В., Семенченко О.О., Алфьорова В.П. - Херсон: Херсонський національний технічний університет, 2011р. – 100 с.

Лабораторний практикум складено відповідно до типової програми дисципліни "Фізична хімія" для студентів, що навчаються за напрямком "Хімічна технологія". У практикумі наведено лабораторні роботи з розділів «Термохімія», «Хімічна рівновага», «Фазові рівноваги» і «Розчини», «Електрохімія», «Кінетика».

Укладачі: к.т.н., доц. Костина М.В.;

к.т.н., доц. Семенченко О.О.

Алфьорова В.П.

Рецензенти: к.т.н., доц. Скропишева О.В. кафедри ХТДВМ ХНТУ.

Усі цитати, цифровий та фактичний матеріал, бібліографічні відомості перевірені, написання одиниць відповідає стандартам. Зауваження рецензентів враховані.

Затверджено на засіданні

кафедри фізичної та неорганічної хімії

протокол № 13 від 10.02.2011р.

Зав.каф., д.т.н., проф. Г.В.Міщенко

Відповідальний за випуск: Міщенко Г.В. завідувач кафедри фізичної і неорганічної хімії.

Передмова

Закони фізичної хімії дозволяють більш глибоко зрозуміти природу та механізм хімічних реакцій, з якими безпосередньо зустрічаються дослідники та… Методи фізичної хімії використовуються при аналізі і контролі технологічних… В лабораторії студент знайомиться з практичним значенням загальних теоретичних ідей, які викладаються на лекціях і в…

ОФОРМЛЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАНЬ

Дані дослідів і одержані результати розрахунків подаються у вигляді таблиць і графіків. Графіки служать для ілюстрації чи перевірки теоретичних рівнянь. Ними користуються також для складання емпіричних рівнянь у тих випадках, коли неможливо застосувати аналітичні. Таблиці обов'язково повинні мати назви і підписи, що містять короткий і точний їх опис.

Складання таблиць

В таблиці аргумент і функції повинні стояти в одному рядку, а кожне їх значення у своєму стовпці. Стовпець повинен мати заголовок, що вказує назву й… Кожне число у таблиці повинне містити не більше і не менше значущих цифр, чим… Як зразок оформлення, наведено табл.1 і 2:

Молярна електрична провідність водних розчинів

калію хлориду при 25 °С

Число молів	Питома електрична провідність æ, См·м^-1	Молярна електрична провідність m, См·м²·моль^-1
в 1 л	в 1 м³
0,1 0,01 0,001 0,0001	10³ 10² 10^-1	11,1900 1,2890 0,1413 0,014690 0,001489	0,01119 0,01289 0,01413 0,01469 0,01489

Таблиця 2.

Дані для визначення константи швидкості k реакції омилення

Оцтоетилового етеру в кислому середовищі при 25°С

Іноді результати експерименту оформлюють у вигляді так званного висновку, тобто двопараметричної таблиці. Наприклад: Таблиця 3.

Густина розчинів фосфорної кислоти у воді при 20 °С.

При округленні чисел слід дотримуватися наступних правил: - якщо перша цифра, що відкидається, менше п'яти, то останню цифру залишають незмінною (12,345 округляють до 12,3); …

Побудова графіків

При побудові графіків необхідно дотримуватись наступних правил. Значення незалежної змінної (аргументу) відкладають по осі абсцис, функції -… В и б і р м а с ш т а б у.

Проведення кривої через нанесені точки.

II. Крива повинна проходити якнайближче до всіх нанесених точок, однак не обов'язково через кожну з них, особливо через кінцеві, що відповідають… III. Якщо теоретично випливає, що залежність у = f(x) лінійна, при проведенні… IV. Криву варто проводити якнайтонше.

Розділ І

ТЕРМОХІМІЯ

Термохімія вивчає теплові ефекти хімічних реакцій. У багатьох випадках ці реакції протікають при постійному об'ємі чи постійному тиску. З першого закону термодинаміки:

dQ=dU+dA

(1.1)

випливає, що при даних умовах теплота є функцією стану. При постійному об'ємі теплота дорівнює зміні внутрішньої енергії:

(1.2)

а при постійному тиску – зміні знтальпії:

(1.3)

Ці рівності при застосуванні до хімічних реакцій виражають суть закону Гесса:

Тепловий ефект хімічної реакції, що протікає при постійному тиску чи постійному об'ємі, не залежить від шляху реакції, а визначається тільки станом реагентів і продуктів реакції.

З закону Гесса випливають ряд висновків:

Перший висновок: тепловий ефект реакції утворення дорівнює різниці між сумами теплот утворення продуктів реакції і вихідних речовин:

(1.4)

де n_і - стехіометричні коефіцієнти.

Другий висновок (для реакцій з органічними речовинами): тепловий ефект реакції дорівнює різниці між сумою теплот згоряння реагентів і сумою теплот згоряння продуктів реакції (з врахуванням стехіометричних коефіцієнтів):

(1.5)

Для визначень теплового ефекту при будь-якій температурі користуються рівнянням Кірхгоффа, що описує залежність теплового ефекту реакції від температури:

(диференціальна форма) (інтегральна форма)

(1.6) (1.7)

де – зміна ізобарної теплоємності.

У вузькому інтервалі температур нехтують залежністю теплоємності від температури. Тоді:

(1.8)

Теплоємністю називають кількість теплоти, що поглинається одиницею маси чи об'єму речовини при нагріванні на 1 градус. Відповідно, теплоємність розділяють на питому і молярну. Розрізняють також істинну і середню теплоємності.

Істинна теплоємність відповідає кількості теплоти, що поглинається при нескінченно малій зміні температури речовини:

(1.9)

середня – при кінцевій зміні температури:

(1.10)

В залежності від умов нагрівання розрізняють теплоємність:

при постійному тиску - ізобарну теплоємність:

(1.11)

при постійному об'ємі - ізохорну теплоємність:

(1.12)

Теплоти розчинення і розведення.

Інтегральна теплота розчинення електролітів є алгебраїчною сумою двох величин: 1) поглинання теплоти при руйнуванні кристалічних решіток і віддалення іонів… 2) виділення теплоти при гідратації чи сольватації кожного йона молекулами розчинника ().

Визначення істинної зміни температури в калориметрі при термохімічному процесі.

1. попередній період 5 хв; 2. головний період, що відповідає протіканню термохімічного досліду… 3. заключний період — 5 хв.

Лабораторна робота №1

ВИЗНАЧЕННЯ ТЕПЛОВОЇ СТАЛОЇ КАЛОРИМЕТРА

Завдання.

2. Обчислити моляльну концентрацію розчину і за табличними даними визначити кількість теплоти, що виділилася. 3. Обчислити теплову сталу калориметра.

Запис вимірювання температури під час досліду

Період	Час, хв.	Показання термометру, °С
1) Попередній
2) Головний
3) Заключний

Лабораторна робота №2

ВИЗНАЧЕННЯ ТЕПЛОТИ ГІДРАТОУТВОРЕННЯ

КУПРУМ (II) СУЛЬФАТУ

Завдання: 1. Визначити інтегральну теплоту розчинення безводної солі та кристалогідрату… Виконання роботи. Теплову сталу калориметра розрахувати, як зазначено в роботі 1. Зібрати прилад (рис.1.1). Мідний…

Лабораторна робота №3

ВИЗНАЧЕННЯ ТЕПЛОТИ НЕЙТРАЛІЗАЦІЇ СИЛЬНОЇ КИСЛОТИ СИЛЬНОЮ ОСНОВОЮ У ВОДІ

Завдання: 1. Визначити теплову сталу калориметра. 2. Визначити теплоту розведення концентрованої сильної кислоти.

Контрольні питання

2. Що таке теплоти утворення, нейтралізації, розчинення, розведення? 3. Як обчислити тепловий ефект реакції по теплотам утворення і теплотам… 4. Описати методи визначення теплової сталої калориметра і істинної зміни температури в ньому. Чому треба записувати…

БУДОВА АТОМА І МОЛЕКУЛИ, ЕЛЕКТРИЧНІ ТА ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

Рефрактометрія

2.I. Поляризація молекул Усі молекули можуть бути розділені на два типи: неполярні й полярні (з… Дипольним моментом μ називають добуток заряду на відстань між зарядами. Дипольний момент має властивості…

Лабораторна робота №4.

ВИЗНАЧЕННЯ РЕФРАКЦІЇ РЕЧОВИНИ

І ВСТАНОВЛЕННЯ ЙОГО СТРУКТУРИ

Експерементальне визначення рефракції речовини зводиться до виміру показника заломлення й густини. Показник заломлення визначають за допомогою рефрактометра РЛ, вимірюючи… Густину рідини визначають за допомогою пікнометру. Попередньо зважений на аналітичних вагах сухий пікнометр об'ємом…

Контрольні питання

1. Що називається поляризацією? Складові поляризації.

2. Як залежить поляризація від температури?

3. Зв'язок рефракції з поляризацією.

4. Як залежить рефракція від температури, агрегатного стану речовини, довжини хвилі видимого світла?

5. Як визначаються показники заломлення?

6. Як визначаються густини розчинів?

7. Як визначається питома рефракція розчиненої речовини?

8. Розмірність питомої й молярної рефракцій.

9. У чому полягає властивість адитивності рефракції?

10. Як за допомогою рефракції можна визначити структурну формулу речовини?

Розділ IIІ

ХІМІЧНА РІВНОВАГА

Хімічні реакції поділяються на гомогенні і гетерогенні. Хімічна реакція, що протікає в межах однієї фази, називається гомогенною. До гомогенних… Поняття хімічної рівноваги. Розглянемо гомогенну реакцію. Речовини А і В… aА + bВ « eE + fF,

Лабораторна робота №5

ВИЗНАЧЕННЯ ЗАЛЕЖНОСТІ КОНСТАНТИ РІВНОВАГИ

ВІД ТЕМПЕРАТУРИ В ГОМОГЕННІЙ СИСТЕМІ

Мета роботи - ознайомити студентів з основними властивостями зворотних реакцій і з одним з методів дослідження хімічної рівноваги на прикладі реакції:

Послідовність виконання роботи

Таблиця 3.1. Розчин, мл Колба 1а 1в 2а 2в 3а 3в 4а 4в 0,03М… Колби 3а, 3в, 4а, 4в помістити на 10 хв. у водяний термостат при температурі 40°С. Злити разом вміст колб 1а і 1в, а…

Розрахунок рівноважних концентрацій речовин

де - молярність розчину тіосульфату, моль/л; V1 – кількість тіосульфату, витрачена на титрування йоду в момент рівноваги, мл;

Експерементальні данні

На підставі експериментальних даних розрахувати для досліджуваних реакцій константу рівноваги Кс за рівнянням (3.1), середню константу рівноваги для… (3.4)

Контрольні питання

2. Через які величини можна виразити константу хімічної рівноваги? Яка залежність існує між константами рівноваги, вираженими різними способами? … 3. Від чого залежать Кр і Кс реакцій? 4. Як, виходячи з принципу Ле-Шательє, передбачити вплив температури на константу рівноваги?

Розділ ІV

ФАЗОВІ РІВНОВАГИ

Для характеристики стану сплавів широко застосовують правило фаз Гіббса, записане у формі: (4.1) де С – число ступенів свободи;

ПОБУДОВА ТА АНАЛІЗ ДІАГРАМ ПЛАВКОСТІ

І3 ПРОСТОЮ ЕВТЕКТИКОЮ

Діаграми плавкості цього типу найбільш поширені та характерні для бінарних систем неізоморфних речовин, що не утворюють хімічних сполук, наприклад,… Фігуративні точки tA та tB на діаграмі плавкості (рис. 4.1) відповідають… На відміну від чистих компонентів бінарні суміші кристалізуються (плавляться) не при сталій температурі, а у певному…

Типи термопар

Дроти ізолюють один від одного фарфоровою чи скляною трубкою. Термопару вміщують у скляний чохол у вигляді пробірки. Спай при цьому не повинен… Термо ЕРС, що виникає між гарячим і холодним спаями, для термопар ТХ і ТХК у… Термопара повинна бути проградуйована в умовах, близьких до умов досліду по точках плавлення (чи кипіння) чистих…

Лабораторна робота № 6

ВИЗНАЧЕННЯ КРИСТАЛІЗАЦІЇ РЕЧОВИНИ 3

РОЗЧИНУ ПРИ НИЗЬКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Мета роботи: визначення температури початку кристалізації сумішей нафталіну і бензойної кислоти різного складу методом термічного аналізу і побудова на підставі експериментальних даних діаграми плавкості.

Послідовність виконання роботи

№1 - бензойна кислота; № 2 -15% нафталіну і 85% бензойної кислоти; № 3 - 30% нафталіну і 70% бензойної кислоти;

Лабораторна робота №7

КРИСТАЛІЗАЦІЯ БІНАРНИХ СУМІШЕЙ

Завдання: 1. Одержати криві охолодження для чистих компонентів і сумішей відомого складу в координатах час — показання…

Контрольні питання

1. Сформулюйте правило фаз Гіббса.

2. Що таке фаза, компонент, ступінь свободи?

3. Вкажіть число фаз і число ступенів свободи для зазначеної фігуративної точки на діаграмі.

4. Як зображується графічно рівновага одноваріантних, двоваріантних і безваріантних систем?

5. У чому полягає фізико-хімічний метод аналізу?

6. На чому заснований термічний аналіз? Чи можна передбачати характер кривої охолодження?

7. Побудуйте криву охолодження для сплаву зазначеного складу.

8. Для заданого сплаву побудуйте шлях кристалізації, вкажіть температуру початку і кінця кристалізації.

9. Для сплаву зазначеної суміші визначте склад і масове співвідношення твердої і рідкої фаз при заданій температурі.

10. Сплави яких сполук будуть мати постійну температуру плавлення?

11. Що таке правило важеля?

12. Що таке евтектика?

13. Від чого залежить тривалість евтектичної зупинки?

Розділ V

РОЗЧИНИ

Закон розподілу. Система з двох практично незмішуючихся рідин і третього, розчинного в них компонента, буде біваріантною (С=3–2+1=2) при рівновазі… де С1 і С2 – рівноважні концентрації розчиненої речовини в обох фазах. При великій концентрації третього компонента у формулу Нернста (5.1) замість концентрацій вводять активності.

Лабораторна робота №8

РОЗПОДІЛ РЕЧОВИНИ

МІЖ ДВОМА РІДКИМИ ФАЗАМИ

Мета роботи: Визначення коефіцієнта розподілу бензойної кислоти між органічним розчинником і водою, а також константи асоціації бензойної кислоти в органічному розчиннику.

Послідовність виконання роботи

Концентрацію досліджуваної речовини в кожнім шарі визначають за рівнянням: (5.8) де V1 і V2 - відліки по бюретці до і після титрування, см3; V - об'єм взятого для титрування розчину, см3;

Лабораторна робота №9

ВИЗНАЧЕННЯ СТУПЕНЯ АСОЦІАЦІЇ

Оцтова кислота, як і інші карбонові кислоти, в органічному розчиннику… Завдання:

Лабораторна робота №10

ВИВЧЕННЯ ПРОЦЕСУ ЕКСТРАГУВАННЯ

Виконання роботи. Відміряти по 5мл 0,05н. розчину йоду в бензолі в дві ділильні лійки на 100мл. У першу додати 45мл, у другу 15мл дистильованої… За результатами титрування шарів з першої лійки розрахувати коефіцієнт… За рівнянням (5.6) розрахувати кількість речовини, що залишилася, при однократному і багаторазовому витягу.

Контрольні питання

1. Дайте визначення закону розподілу.

2. Чим пояснюється відхилення від закону розподілу?

3. В чому полягає процес екстрагування, теоретичне пояснення?

4. Як вести процес екстрагування, щоб досягти більшої повноти витягу речовини, що екстрагується, визначеним об'ємом екстрагуючої речовини?

5. Чим визначається число порцій екстрагуючої речовини?

Кріоскопія, ебуліоскопія

Відповідно до закону Рауля, при постійній температурі відносне зниження тиску насиченої пари розчинника над розчином дорівнює мольній частці… де Р10 і Р1 - тиск насиченої пари над чистим розчинником і розчином; N2 - мольна частка розчиненої речовини.

Установка термометра Бекмана для кріоскопії.

З настроєним термометром варто поводитися особливо обережно, його не можна класти на стіл чи залишати тривалий час при кімнатній температурі. У…

Лабораторна робота №11

ВИЗНАЧЕННЯ МОЛЕКУЛЯРНОЇ МАСИ

РЕЧОВИНИ КРІОСКОПІЧНИМ МЕТОДОМ

Мета роботи: оволодіти кріоскопічним методом визначення молекулярної маси розчиненої речовини в розведених розчинах.

Послідовність виконання роботи.

Розрахувати молекулярну масу за формулою: (5.13) Розчинник ___________________________________________

Лабораторна робота №12

ВИЗНАЧЕННЯ МОЛЕКУЛЯРНОЇ МАСИ РЕЧОВИНИ

ЕБУЛІОСКОПІЧНИМ МЕТОДОМ

(метод визначення молекулярної маси по Сиволобову)

Мета роботи: визначити молекулярну масу речовини, ебуліоскопічним методом.

Послідовність виконання роботи.

Трубку з внутрішнім діаметром 45 мм розрізати на частини довжиною 1820 см. Кожну трубку витягнути посередині до діаметра 23 мм і розрізати у… Дослід проводити двічі і взяти середнє значення температури кипіння…

Завдання до лабораторної роботи

1. Необхідно привести температури кипіння до нормальних умов. Перерахунки виконуються за рівнянням:

t_k = 0,00012 (760 - Р) (273 + t_o) (5.14)

де t_k і t_o - температури кипіння при даному і нормальному тисках, °С;

Р — атмосферний тиск у момент проведення досліду.

2. Розрахувати сховану теплоту випаровування досліджуваної рідини, застосовуючи рівняння Трутона:

(5.15)

чи більш точне рівняння Кістяковського:

(5.16)

3. Розрахувати ебуліоскопічну сталу і порівняти її з табличними даними.

(5.17)

4. Розрахувати на основі отриманих даних для одного кіломоля досліджуваної речовини величини DН, DU, DS, DZ, DF випаровування при температурі кипіння.

Контрольні питання

2. Як залежить тиск насиченої пари розчину від концентрації розчиненої речовини при даній температурі? 3. Чому дорівнює відносна зміна тиску пари над розчином при даній… 4. Яким чином проходять криві залежності тиску пари розчину нелеткої речовини різних концентрацій від температури,…

Розділ VI

ЕЛЕКТРОХІМІЯ

а) Н2О ⇄ H+ + ОН– (ендотермічний процес) б) H+ + Н2О ⇄ Н3О+ (екзотермічний процес) або

Водневий показник як кількісна характеристика

Кислотності-основності розчинів

pН= –lg [H+] (6.2) або , (6.3)

Потенціометрія

Потенціометрія – це методи,які дозволяють визначити різні фізико-хімічні величини і проводити кількісний аналіз на основі вимірювань ЕРС різних електрохімічних елементів.

Потенціометричний вимір рН виконують за допомогою гальванічного елементу, один з електродів якого (індикаторний) оборотний щодо йонів водню, другий має постійний потенціал, що не залежить від властивостей досліджуваного розчину (електрод порівняння).

Рис.6.1 Схема електродної системи p-метра :

Порожня кулька з електродного скла; 2 - розчин, що заповнює внутрішню порожнину електрода; 3 - внутрішній контактний електрод; 4 - допоміжний електрод; 5 - електролітичний контакт; 6 - пориста перегородка; 7 - pНметр; 8 - скляний електрод.

Для виміру величини рН використовують електродну систему зі скляним електродом, електрорушійна сила якої залежить від активності йонів водню в розчині.

Скляний електрод 8 являє собою трубку з напаяною на корпус порожньою кулькою 1 з літієвого електродного скла.

При зануренні електрода в розчин, між поверхнею кульки електрода й розчином, відбувається обмін йонами, в результаті якого йони літію в поверхневих шарах скла заміщаються йонами водню, і скляний електрод здобуває властивості водневого електрода. Між поверхнею скла й контрольованим розчином виникає різниця потенціалів, обумовлена активністю йонів водню в розчині:

(6.12)

Для створення електричного кола при вимірі застосовуються контактні електроди: внутрішній контактний електрод 3 – хлорсрібний, здійснюючий електричний контакт із розчином HCl, що заповнює внутрішню частину скляного електрода, і зовнішній контактний електрод 4 (так званий електрод порівняння) – хлорсрібний електрод, здійснюючий електричний контакт із контрольним розчином.

Для захисту від впливу високих температур (при вимірі рН гарячих розчинів) електрод порівняння поміщають поза контрольним розчином і з'єднують із ним за допомогою електричного ключа 5 – трубки, наповненої насиченим розчином KCl , що закінчується пористою перегородкою 6. Розчин KClбезупинно просочується через пористу перегородку, запобігаючи проникненню з контрольного розчину в систему електрода сторонніх йонів, які могли б змінити потенціал електроду. Електрорушійна сила електродної системи дорівнює алгебраїчній сумі контактних потенціалів φ_к і φ_всп, потенціалу, що виникає на внутрішній поверхні скляного електроду φ_вн і обумовленого величиною рН внутрішнього розчину і потенціалу, що виникає на зовнішній поверхні скляного електроду φ_х. Величини φ_к і φ_всп, φ_вн не залежать від вмісту контрольного розчину й міняються тільки при зміні температури.

, (6.13)

де φ₀ = φ_к + φ_всп+ φ_вн .

Електрорушійна сила електродної системи лінійно залежить від величини рН розчину.

Замірюючи ЕРС електродної системи електронним мілівольтметром 7, шкала якого градуйована в одиницях рН, визначають величину рН контрольного розчину.

Лабораторна робота №13

ВИЗНАЧЕННЯ рН БУФЕРНИХ РОЗЧИНІВ

ПОТЕНЦІОМЕТРИЧНИМ МЕТОДОМ

Ціль роботи: Визначити рН буферних розчинів потенціометричним методом.

Послідовність виконання роботи

Використовуючи 0,1н. розчин оцтової кислоти й оцтово-кислого натрію приготувати п'ять буферних розчинів. Загальна кількість буферної суміші й кількості CH₃COOH і CH₃COONa задає викладач. Визначити величини рН буферних розчинів на рН-метрі.

Розрахувати величини рН по вищенаведеному рівнянню (6.11, 6.10, 6.9) й порівняти з отриманими эксперементально значеннями.

Дані занести в таблицю 6.1.

Таблиця 6.1

Склад і рН буферних розчинів

Варіанти
,мл
,мл
рН (пр)
рН (теор)

Контрольні питання

1. Що таке йонний добуток води?

2. Що таке рН розчину? Які значення має рН?

3. Як розрахувати рН розчину, якщо відома концентрація гідроксид-йонів?

4. За допомогою яких електродів визначають рН розчину?

5. Розповісти про будову скляного електроду.

6. Розповісти про будову хлорсрібного електроду.

7. Буферні розчини та їх властивості.

8. Що таке буферна ємність розчину?

9. Як розрахувати коефіцієнт активності?

10. Що таке йонна сила розчину?

Лабораторна робота №14

ВИЗНАЧЕННЯ СТУПЕНЯ Й КОНСТАНТИ ДИСОЦІАЦІЇ СЛАБКОГО ЕЛЕКТРОЛІТУ МЕТОДОМ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ПРОВІДНОСТІ

Ціль роботи – установити залежності питомої й еквівалентної електричних провідностей від концентрації розчину (або розведення) і визначити ступені й константи дисоціації слабких електролітів.

Теоретичні відомості

Ступінь дисоціації α можна визначити методом виміру електричної провідності. Розрізняють питому й еквівалентну електричні провідності. Питома… (6.14) Електричний опір провідника R пов'язаний з питомим опором ρ рівнянням

Контрольні питання

2. Чи грає роль кількість рідини, узятої для визначення електричної провідності? Що буде відбуватися, якщо електроди не повністю занурені в… 3. Для чого вводиться величина постійної приладу і який зміст вона має? 4. Яка електрична провідність називається питомою?

Розділ VІІ

ХІМІЧНА КІНЕТИКА

Швидкість хімічної реакції визначається зміною концентрації реагуючих речовин в одиницю часу. Вона залежить від природи реагуючих речовин, їхньої… , ( 7.1) Перед похідною ставиться знак «+» або «-».

Лабораторна робота №15

ВИВЧЕННЯ ШВИДКОСТІ ЙОДУВАННЯ АЦЕТОНУ

Послідовність виконання роботи Реакцію йодування ацетону проводять при двох температурах - кімнатній і 40 ° C (термостат). У дві мірні колби на 250…

Контрольні питання

1. Що таке енергія активації?

2. Яка стадія в складній реакції називається лімітуючою?

3. Чому швидкість реакції йодування ацетону не залежить від концентрації йоду?

4. Які реакції називають автокаталітічними?

5. Для чого при титруванні застосовується розчин бікарбонату натрію?

6. Як записуються рівняння швидкості реакції другого порядку в диференціальному і інтегральному вигляді, рівняння Ареніуса у логарифмічній і експоненційній формі?

7. У чому полягає правило Вант-Гофа?

8. Яку розмірність має константа швидкості другого порядку?

9. Що називають швидкістю хімічної реакції? Які фактори впливають на швидкість реакції?

10. Що розуміють під порядком реакції? Які фактори впливають на порядок реакції?

11. Які речовини називаються каталізаторами, у чому полягає явище каталізу?

12. Основні властивості каталізаторів.

Лабораторна робота №16

ВИВЧЕННЯ ШВИДКОСТІ ІНВЕРСІЇ ЦУКРУ

Ціль роботи – вивчити інверсію цукру й обчислити на підставі дослідних значень константи швидкості реакції.

Теоретичні відомості

С12Н22О11 + Н2О → С6Н12О6 + С6Н12О6 (I) (II) (III) Всі три речовини володіють асиметричним атомом вуглецю й оптично - активні. Водяний розчин цукру обертає площину…

Контрольні питання

1. Яка молекулярність реакції інверсії тростинного цукру?

2. Чому реакції інверсії тростинного цукру протікає як реакція першого порядку?

3. Напишіть рівняння реакції першого порядку в диференціальній і інтегральній формі.

4. Яку розмірність має константа швидкості першого порядку?

5. Які речовини називають оптично активними.

6. Що таке питоме обертання?

7. Пристрій і принцип роботи поляриметра.

8. Навіщо рекомендується постійно збільшувати проміжки часу між вимірами кута обертання по ходу реакції?

9. Від чого залежить кут нахилу прямій на графіку

lg() = f(t)?

10. Яка роль Н⁺ у реакції інверсії тростинного цукру?

Лабораторна робота №17

ВИВЧЕННЯ КІНЕТИКИ РОЗЧИНЕННЯ

ТВЕРДОЇ КИСЛОТИ У ВОДІ

Мета роботи: вивчити кінетику розчинення бензойної кислоти у воді; розрахувати константу швидкості процесу розчинення, якщо швидкість процесу визначається дифузійної стадією.

Дифузія

Дифузією називається процес самовільного вирівнювання концентрацій. Згідно з першим законом Фіка: , (7.19) де dm - кількість молів речовини, яка переноситься дифузією за час dτ через переріз площею S; D - коефіцієнт…

Котрольні питання

1. Які процеси називаються гетерогенними? З яких стадій складаються гетерогенні хімічні реакції?

2. Що називається дифузією?

3. Перший і другий закони Фіка.

4. Константа швидкості процесу розчинення.

5. Що називається коефіцієнтом дифузії? Від яких факторів він залежить? Яка його розмірність?

6. Що таке стаціонарна дифузія?

7. Який вигляд має кінетична рівняння стаціонарної дифузії? Який порядок цього процесу?

8. Опишіть кінетику процесу розчинення твердої речовини в рідині. Як можна прискорити цей процес?

9. Як можна встановити природу лімітуючої стадії у випадку гетерогенного хімічного процесу?

Додатки

Таблиця 1

Значення деяких фундаментальних сталих

Таблиця 2

Знаки деяких математичних дій

Таблиця 3

Множники і префікси для утворення десяткових кратних і дольних одиниць

мега	M	10⁶	санти	с	10^–2
кіло	к	10³	мілі	м	10^-3
гекто	г	10²	мікро	мк	10^-6
деци	д	10^-1	нано	н	10^-9

Таблиця 4

Густина води при різних температурах

Таблиця 5

Питома електрична провідність 0,01М розчину KСl при різних температурах

Температура, °С	Питома електрична провідність ( χ),·10⁴ Ом^-1 ·см^-1	Температура, °С	Питома електрична провідність (χ),·10⁴ Ом^-1 ·см^-1
	11,47		13,05
	11,73		13,32
	11,99		13,59
	12,25		13,86
	12,51		14,13
	12,78

Таблиця 6 Інтегральна теплота розчинення DНm солей у воді при 25°С

Таблиця 7

Інтегральна теплота розчинення солей, які утворюють кристалогідрати, при температурі 18°С.

Таблиця 8

Йонні електричні провідності при нескінченному розведені λ_∞

t°C йон
Н ⁺			300,6	349,8	441,4	483,1
СН₃СОО ^-	20,1	-	-	40,9	-	-	-

Таблиця 9

Йонні електричні провідності при нескінченному розведені при температурі 25°C

Йон	йона, Ом^-1см²моль^-1	Поправочний коефіцієнт,
Н ⁺	349,8	0,0142
СН₃СОО ^-	40,9	0,0206

Література

1. Фізична і колоїдна хімія /Калачний В.І., Осіпенко Л.К., Грицан Л.Д. та ін. – Х.: Прапор. - Видавництво УкрФА. - 1999. – 368с.

2. Практические работы по физической химии /Под редакцией К. П. Мищенко, А.А. Равделя и А. М. Пономаревой/ - Л.: Химия. - 1982. - 400 с.

3. Дулицкая Р. А., Фельдман Р. Й. Практикум по физической и коллоидной химии. - М.: Высшая школа. - 1978.

4. Каретников Г.С., Козырева Н. А., Кудряшов И.В. Практикум по физической химии - М.: Высшая школа. - 1986. - 495с.

5. Практикум по физической химии / под редакцией Горбачева. - М.: Высшая школа. - 1966.

6. Методическое указание к лабораторным работам по физической химии (часть І). – Херсон: ХИИ. - 1985.

7. В.І.Лебідь Фізична хімія. – Харьків: Фоліо, 2005. – 478с.

8. В.Л.Чумак, С.В.Іванов Фізична хімія. – Київ: Книжкове вид-во Національного авіаційного університету, 2007. – 648с.

ЗМІСТ

Назва розділу	сторінка
ПЕРЕДМОВА
ОФОРМЛЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАННЯ
Розділ І. Термохімія
Лабораторна робота №1 Визначення теплової сталої калориметра.
Лабораторна робота №2 Визначення теплоти гідратоутворення купрум (II) сульфату
Лабораторна робота №3 Визначення теплоти нейтралізації сильної кислоти сильною основою у воді
Розділ II. Будова атома і молекули, електричні та оптичні властивості Рефрактометрія
Лабораторна робота №4 Визначення рефракції речовини і встановлення його структури
Розділ IIІ. Хімічна рівновага
Лабораторна робота №5 Визначення залежності константи рівноваги від температури в гомогенній системі
Розділ III. Фазові рівноваги
Лабораторна робота №6 Визначення кристалізації речовини з розчину при низьких температурах
Лабораторна робота №7 Кристалізація бінарних сумішей (система NaNO₃ – KNO₃)
Розділ IV. Розчини
Лабораторна робота №8 Розподіл речовини між двома рідкими фазами
Лабораторна робота №9 Визначення ступеня асоціації оцтової кислоти в бензолі (чи хлороформі)
Лабораторна робота №10 Вивчення процесу екстрагування
Кріоскопія, ебуліоскопія
Лабораторна робота №11 Визначення молекулярної маси кріоскопічним методом
Лабораторна робота №12 Визначення молекулярної маси речовини ебуліоскопічним методом (метод визначення молекулярної маси по Сиволобову)
Розділ VI. Електрохімія
Лабораторна робота №13 ВизначеннярНбуферних розчинівпотенціометричним методом
Лабораторна робота №14 Визначення ступеня і константи дисоціації слабкого електроліту методом електричної провідності
Розділ VІI. Хімічна кінетика
Лабораторна робота №15 Вивчення швидкості йодування ацетону
Лабораторна робота №16 Вивчення інверсії цукру
Лабораторна робота №17 Вивчення кінетики розчинення твердої кислоти у воді
ДОДАТОК
ЛІТЕРАТУРА

ПЕРІОДИЧНА СИСТЕМА ЕЛЕМЕНТІВ

Д. І. МЕНДЕЛЄЄВА

Друк виконано в

Редакційно-видавничому відділі ХНТУ

м. Херсон, Бериславське шосе, 24

Підписано до друку .

Замовлення № .

Наклад прим.