
- •Передмова
- •Тема 1. Агрегатні стани речовини.
- •1.1. Газоподібний стан речовини
- •1. 2. Рідкий стан речовини
- •Глава 2. Хімічна термодинаміка.
- •Глава 3. Розчини.
- •3.1. Осмотичний тиск. Закон Вант-Гоффа.
- •3. 2. Тиск насиченої пари розчинника над розчином. Закони Рауля.
- •Глава 4. Хімічна кінетика.
- •Глава 5. Колоїдний стан речовини. Властивості колоїдних розчинів.
Глава 5. Колоїдний стан речовини. Властивості колоїдних розчинів.
1. В результаті повільного уведення речовини В у розбавлений розчин речовини А утворюється гідрозоль речовини С. Складіть формулу міцел та визначте знак заряду колоїдних частинок цього золю. Яка із запропонованих речовин є найбільш економічним коагулянтом для цього золю?
Варіант |
А |
В |
С |
Коагулятор |
1. |
NaI |
AgNO3 |
AgI |
NaF; Ca(NO3)2; K2SO4 |
2. |
MgCl2 |
NaOH |
Mg(OH)2 |
KCl; ZnSO4; AlCl3 |
3. |
NH4CNS |
AgNO3 |
AgCNS |
KNO3; NaCH3COO; Na2SO4 |
4. |
CaCl2 |
H2SO4 |
BaSO4 |
NH4Cl; AlCl3; Zn(CH3COO)2 |
5. |
BeCl2 |
NH4OH |
Be(OH)2 |
NaSO4; ZnCl2; KNO3 |
6. |
(NH4)2S |
AgNO3 |
Ag2S |
Ba(NO3)2; CH3COOK; Na2SO4 |
7. |
AlCl3 |
NaOH |
Al(ОH)3 |
Na2SO4; KNO3; CaCl2 |
8. |
MnCl2 |
(NH4)2S |
MnS |
BaBr2; K2SO4; NaCl |
9. |
FeCl3 |
NaOH |
Fe(OH)3 |
Na2SO4; KNO3; MgCl2 |
10. |
CoCl2 |
(NH4)2S |
CoS |
NaCl; K2SO4; CaCl2 |
11. |
CdCl2 |
H2S |
CdS |
(NH4)2SO4; CaBr2; NaCl |
12. |
AgNO3 |
HCl |
AgCl |
Al(NO3)3; NH4NO3; K2SO4 |
13. |
Pb(NO3)2 |
HCl |
PbCl2 |
NaNO3; ZnCl2; CH3COOK |
14. |
Pb(NO3)2 |
KI |
PbI2 |
Ca(OH)2; NH4NO3; AlBr3 |
15. |
Na2SiO3 |
НCl |
H2SiO3 |
Na2SO4; Al(NO3)3; NH4Cl |
16. |
K2CrO4 |
AgNO3 |
Ag2CrO4 |
Zn(NO3)2; NH4NO3; CH3COONa |
17. |
NaF |
BaCl2 |
BaF2 |
FeCl3; Cu(NO3)2; KBr |
18. |
Bi(NO3)3 |
H2S |
Bi2S3 |
NH4CH3COO; NaNO3; HCl |
19. |
Na2S |
NiSO4 |
NiS |
NH4Cl; Na2SO4; SrCl2 |
20. |
Na3AsO3 |
H2S |
As2S3 |
NH4Cl; Na2SO4; CaCl2 |
21. |
Na2SiO3 |
AgNO3 |
Ag2SiO3 |
CH3COOH; NH4Cl; KNO3 |
22. |
KMnO4 |
Na2S2O3 |
MnO2 |
NaNO3; (NH4)2SO4; CuCl2 |
23. |
AgNO3 |
KBr |
AgBr |
K2SO4; NaNO3; Ca(NO3)2 |
24. |
Zn(NO3)2 |
K3[Fe(CN6)] |
Zn3[Fe(CN)6]2 |
NaCl; K2SO4; NH4NO3 |
25. |
FeSO4 |
K3[Fe(CN)6] |
Fe3[Fe(CN)6]2 |
KNO3; NH4NO3; NaCl |
2. Пороги коагуляції золю електролітами рівні (ммоль/л): CNаNO3 = 250; CMg(NO3)2 = 20; CFе(NO3)3 = 0,5. Які йони електролітів є коагулюючими? Який за-ряд мають частинки золю?
3. Розрахувати поріг коагуляції розчину натрій сульфату, якщо додавання 0,003 л 0,1н розчину Na2SO4 викликає коагуляцію 0,015 л золю.
4. Яке співвідношення між порогами коагуляції розчинів CrCl3, Ba(NO3)2, K2SO4 для золю кремнієвої кислоти, частинки якої мають позитивний заряд?
5. В трьох колбах знаходиться по 0,1 л золю феррум (ІІІ) гідроксиду. В перший з них коагуляція розпочалась при додаванні 0,01 л 1 н NH4Cl; у другій при додаванні 0,063 л 0,01 н Na2SO4, а у третій – 0,037 л 0,001 н Na3PO4. Розрахувати поріг коагуляції кожного електроліта, визначити знак заряда частинки.
6. Золь купрум (ІІ) гідроксиду отримали в результаті взаємодії 0,1 л 0,05 н NaOH та 0,25 л 0,001 н Cu(NO3)2. Який електроліт – KBr, Ba(NO3)2, K2CrO4, MgSO4, AlCl3 має найменший поріг коагуляції для отриманого золю?
7. Золь кадмій (ІІ) сульфіду отримали в результаті змішування рівних об’ємів розчинів Na2S та Cd(NO3)2. Пороги коагуляції для різних електролітів мають такі значення (ммоль/л):CCa(NO3)2 = 265; CNaCl = 250; CMgCl2 =290; CNa3 PO4 = 0,4; CNa2SO4 = 15; CAlCl3 = 300. Який з електролітів Na2S чи Cd(NO3)2 взято у надлишку для отримання золю?
8. Поріг коагуляції AlCl3 для золю арсенікум (ІІІ) оксиду рівний 0,093 ммоль/л. Яку концентрацію повинен мати розчин AlCl3, щоб 0,0008 л його вистачило для коагуляції 0,125 л золю?
9. Коагуляцію золю аргентум йодиду, частинки якого мають негативний заряд, викликають катіони електролітів. Поріг коагуляції LiNO3 для цього зо-лю рівний 165 ммоль/л. Розрахувати пороги коагуляції Ba(NO3)2 та Al(NO3)3 для цього золю.
10. В результаті пропускання надлишку сірководню в розчин AsCl3 отри-мали золь Арсенікум (ІІІ) сульфіду. Скласти формулу міцели золю та визна-чити заряд колоїдної частинки.
11. Золь кремнієвої кислоти H2SiO3 отримали при взаємодії розчинів K2SiO3 та НCL. Написати формулу міцели золю та визначити, який елект-роліт взяли у надлишку, якщо протийони в електричному полі рухаються до катоду.
12. Золь ферум (ІІІ) гідроксиду отримали змішуванням рівних об’ємів 0,002 н NaOH та 0,0003 н Fe2(SO4)3. Який заряд має частинка отриманого золю? Напишіть формулу міцели золю.
13. Золь барій сульфату BaSO4 отримали перемішуванням рівних об’ємів барій нітрату та сульфатної кислоти. Чи однаковими були вихідні концен-трації електролітів, якщо в електричному полі частинки рухались до аноду? Напишіть формулу міцели золю.
14. Напишіть формулу міцели золю золота, стабілізованого KAuO2. У яко-го з електролітів: NaCl, BaCl2, FeCl3 поріг коагуляції матиме найменше зна-чення?
15. Напишіть формули міцел золів: Al(OH)3, стабілізованого AlCl3; SiO2, стабілізованого H2SiO3. Для якого золю найкращим коагулянтом є розчин FeCl3; Na2SO4?
16. У якому порядку необхідно змішувати розчини:
а) H3AsO3 та (NH4)2S;
б) CdCl2 та Na2S;
в) H3AsO4 та (NH4)2S;
г) AgNO3 та КІ для отримання колоїдної системи з частинками, які мають:
а) позитивний заряд;
б) негативний заряд?
Напишіть формули міцел отриманих золів.
17. У промисловості річкову воду перед використанням освітлюють – об-робляють електролітом – коагулянтом та відстоюють. Розрахувати витрати кожного з електролітів: Al2(SO4)3, FeSO4, NaCl, якщо пороги коагуляції для них рівні: CАl2(SO4)3 = 0,23 моль/м3; CNaCl = 52 моль/м3; CFeSO4 = 0,68 моль/м3. Витрати води на підприємстві становлять 100,000м3/добу. Який заряд мають частинки, зважені у річковій воді?
18. Коагуляцію негативно зарядженого золю As2S3 викликають катіони. Пороги коагуляції для електролітів KNO3, MgCl2, AlCl3 відповідно рівні 50; 0,72; 0,93 моль/л. Яке співвідношення між коагулюючими здатностями каті-онів різної валентності?
19. Золь SnO2 утворився в результаті дії невеликої кількості хлоридної кислоти на K2SnO2. Написати формулу міцели, визначити заряд колоїдної частинки.
20. Відпрацьовані розчини виробництва фотоматеріалів містять колоїдне срібло у вигляді галогенідів. Розрахувати витрати Al(SO4)3 на 100 м3 стічних вод враховуючи, що заряд колоїдних частинок: а) позитивний; б) негативний. Поріг коагуляції (в ммоль/м3) для одновалентних іонів рівний 142; для дво-валентних – 2,43; для тривалентних – 0,068 ммоль/л.
Література
1. Б.В.Ахметов. Задачи и упражнения по физической и коллоидной хи-мии.-Л.: Химия, 1983.
2. О.С.Гамеева. Сборник задач и упражнений по физической и коллоидной химии.- М.: Высшая школа, 1980.
3. Р.А.Лидин. Задачи по неорганической химии.- М.: Высшая школа, 1990.
4. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии.- (Под ред. Ю.Г.Фролова)- М.: Химия, 1986.
5. Навчально-методичний посібник з колоїдної хімії.- Вінниця: Нова кни-га, 2004.
6. Н.В.Романова. Загальна та неорганічна хімія.- Практикум.- К.: Либідь, 2003.
7. М.С.Слободин та інші. Загальна та неорганічна хімія.- К.: Либідь, 2004.
8. Л.В.Сиса, В.М. Сомов. Неорганічна хімія в розрахункових задачах для комп’ютерного контролю знань.- Львів: Оріяна-Нова, 2003.
9. Т.А.Філіпенко, Т.Б.Поліщук, А.М.Ніколаєвський. Збірник задач з колої-дної хімії.-Донецьк: Вид. ДОННУ, 2004.
10. Г.П.Хомченко, І.Г.Хомченко.Задачи по химии.-М: Высшая школа, 1989.
Додатки
Таблиця 1. Фізико-хімічні властивості води.
Таблиця 2. Теплота згорання органічних речовин в стандартних умовах.
Таблиця 3. Термодинамічні константи деяких речовин.
Таблиця 4. Поверхневий натяг та в’язкість деяких органічних рідин.
Таблиця 5. Кріоскопічні та ебуліоскопічні сталі деяких розчинників.
Таблиця 1. Фізико-хімічні властивості води.
t,oC |
Густина π, г/см3 |
В’язкість η, мПа∙с |
Поверхневий натяг σ, мДж/м2 |
Діелектрична проникність ε |
0 |
0,99984 |
1,729 |
75,62 |
87,74 |
5 |
0,99996 |
1,518 |
74,90 |
85,76 |
10 |
0,99970 |
1,307 |
74,20 |
83,83 |
11 |
0,99960 |
1,271 |
74,07 |
- |
12 |
0,99948 |
1,236 |
73,92 |
- |
13 |
0,99937 |
1,203 |
73,78 |
- |
14 |
0,99924 |
1,171 |
73,64 |
- |
15 |
0,99910 |
1,140 |
73,48 |
81,94 |
16 |
0,99894 |
1,111 |
73,34 |
- |
17 |
0,99877 |
1,083 |
73,20 |
- |
18 |
0,99859 |
1,056 |
73,05 |
- |
19 |
0,99840 |
1,029 |
72,89 |
- |
20 |
0,99820 |
1,005 |
72,75 |
80,10 |
21 |
0,99799 |
0,981 |
72,60 |
- |
22 |
0,99777 |
0,958 |
72,44 |
- |
23 |
0,99756 |
0,936 |
72,28 |
- |
24 |
0,99729 |
0,914 |
72,12 |
- |
25 |
0,99704 |
0,894 |
71,96 |
78,30 |
26 |
0,99678 |
0,874 |
71,80 |
- |
27 |
0,99651 |
0,854 |
71,64 |
- |
28 |
0,99623 |
0,836 |
71,47 |
- |
29 |
0,99594 |
0,818 |
71,31 |
- |
30 |
0,99564 |
0,801 |
71,15 |
76,55 |
Таблиця 2. Теплота згорання органічних речовин в стандартних умовах (кінцеві продукти згорання СО2(г) та Н2О(р)
Сполука |
ΔНо298 кДж/моль |
|
Формула |
Назва |
|
СН4(г) С2Н2(г) С2Н4(г) С2Н6(г) С6Н6(г) С7Н8(г) СН3ОН(р) С2Н5ОН(р) С2Н4(ОН)2(р) С3Н8(ОН)3(р) С4Н8О2(р) С4Н10О(р) СН3СООН(р) С7Н6О2(к) С6Н12О6(к) С12Н22О11(к) |
Метан Ацетилен Етилен Етан Бензол Толуол Метиловий спирт Етиловий спирт Етиленгліколь Гліцерин Етилацетат Діетиловий ефір Оцтова кислота Бензойна кислота Глюкоза Сахароза |
-890,31 -1299,63 -1410,97 -1559,88 -3267,70 -3910,28 -726,64 -1366,91 -1192,86 -1664,40 -2254,21 -2730,90 -873,79 -3223,54 -2815,8 -5648,0 |
Таблиця 3. Термодинамічні константи деяких речовин.
Речовина |
ΔНо298 кДж/моль |
ΔGо298 кДж/моль |
Sо298 Дж/моль |
Ag(к) AgBr(к) AgCl(к) AgI(к) AgF(к) AgNO3(к) Ag2O(к) Ag2CO3 Al(к) Al2O3(к) Al(OH)3(к) AlCl3(к) Al2(SO4)3(к) As(к) As2O3(к) As2O5(к) Au AuF(к) AuF3(к) Au(OH)3(к) AuCL3(к) B(к) B2O3(к) B2H6(к) Ba(к) BaCO3(к) Be(к) BeO(к) BeCO3(к) Bi(к) BiCl3(г) BiCl3(к) Br2(г) HBr(г) C(алмаз) C(графіт) CO(г) CO2(г) COCl2(г) CS2(г) CS2(р) C2Н2(г) |
0 -99,16 -126,8 -64,2 -202,9 -120,7 -30,56 -506,1 0 -1675,0 -1275,7 -697,4 -3434,0 0 -656,8 -918,0 0 -74,3 -348,53 -418,4 -118,4 0 -1264,0 31,4 0 -1202,0 0 -598,7 -981,57 0 -270,7 -379,1 30,92 -36,23 1,897 0 -110,5 393,54 223,0 115,3 87,8 226,75 |
0 -95,94 -109,7 -66,3 -184,9 -32,2 -10,82 -437,1 0 -1576,4 -1139,72 -636,8 -3091,9 0 -575,0 -772,4 0 -58,6 -297,48 -289-95 -48,53 0 -1184,0 82,8 0 -1138,8 0 -581,6 -944,75 0 -260,2 -318,9 3,14 -53,22 2,866 0 -137,27 -394,38 -210,5 65,1 63,6 209,2 |
42,69 107,1 96,07 114,2 83,7 140,9 121,7 167,4 28,31 50,94 71,1 167,0 239,2 35,1 107,1 105,4 47,65 96,4 114,2 121,3 146,4 5,87 53,85 232,9 64,9 112,1 9,54 14,10 199,4 56,9 356,9 189,5 245,35 198,48 2,38 5,74 197,4 213,6 289,2 237,8 151,0 200,8 |
Речовина |
ΔНо298 кДж/моль |
ΔGо298 кДж/моль |
Sо298 Дж/моль |
C2H4(г) CH4(г) C2H6(г) C6H6(р) CH3OH(р) C2Н5OH(р) CH3OOH(р) Ca(к) CaO(к) CaF2(к) CaCl2(к) CaC2(к) Ca3N2(к) Ca(OH)2(к) CaSO4(к) CaSiO3(к) Ca3(PO4)2(к) CaCO3(к) Cl2(г) HCl(г) HCl(р) HClO(р) Cr(к) Cr2O3(к) Cr(CO)6(к) Cs(к) Cs2O(к) CsOH(к) Cu(к) Cu2O(к) CuO(к) Cu(OH)2(к) CuF2(к) CuCl2(к) CuBr(к) CuI2(к) Cu2S(к) CuS(к) CuSO4(к) CuCO3(к) Cu(NO3)2(к) Fe(к) FeO(к) |
52,28 -74,85 -84,67 49,04 -238,7 -227,6 -484,9 0 -635,1 -1214,0 -785,8 -62,7 -431,8 -986,2 -1424,0 -1579,0 -4125,0 -1206,0 0 -92,3 -167,5 -116,4 0 -1141,0 -1075,62 0 -317,6 -406,5 0 -167,36 -165,3 -443,9 -530,9 -205,9 -141,42 -21,34 -82,01 -48,5 -771,1 -594,96 -307,11 0 -263,68 |
68,121 -50,79 -32,89 124,50 -166,31 -174,77 -392,46 0 -604,2 -1161,0 -750,2 -67,8 -368,6 -896,76 -1320,3 -1495,4 -3899,5 -1128,8 0 -95,27 -131,2 80,0 0 -1046,84 -982,0 0 -274,5 -355,2 0 -146,36 -127,19 -356,9 -485,3 -166,1 -126,78 -23,85 -86,19 -48,95 -661,91 -517,98 -114,22 0 -244,35 |
219,4 186,19 229,5 173,2 126,7 160,7 159,8 41,62 39,7 68,87 113,8 70,3 104,6 83,4 106,7 87,45 240,9 92,9 223,0 186,7 55,2 129,7 23,76 81,1 359,4 84,35 123,8 77,8 33,3 93,93 42,64 79,50 84,5 113,0 142,34 159,0 119,24 66,5 133,3 87,9 193 27,15 58,79 |
Речовина |
ΔНо298 кДж/моль |
ΔGо298 кДж/моль |
Sо298 Дж/моль |
FeCl2(к) Fe2O3(к) Fe(OH)3(к) FeCl3(к) FeSO4(к) FeCO3(к) GeO(к) GeO2(к) H2(г) H2O(г) H2O(р) Hg(к) HgCl2(к) HgCl(к) I2(к) I2(г) HI(г) HlO(р) K(к) K2O(к) KOH(к) KNO3(к) KNO2(к) K2SO4(к) KHSO4(к) KH(к) Li(к) Li2O(к) NiOH(к) Mg(к) MgO(к) Mg(OH)2(к) MgCO3 MnSO4 N2(г) N2O(г) NO(г) NO2(г) N2O4(г) NH3(р) NHO3(р)
|
-341,0 -821,32 824,25 -405,0 -922,57 -744,75 -350,4 -539,74 0 -241,84 -285,84 0 -230,12 -264,85 0 62,24 25,94 -158,9 0 -361,5 -425,93 -492,71 -370,28 -1433,44 -1158,1 -56,9 0 -595,8 -487,8 0 -601,24 -924,66 -1096,21 -1063,74 0 81,55 90,37 33,89 9,37 -46,19 -173,0 |
-302,08 -740,99 -694,54 -336,39 -829,69 -637,88 -276,1 -531,4 0 -228,8 -237,5 4 0 -185,77 210,66 0 19,4 1,30 -98,7 0 -193,3 -374,47 -393,13 -281,58 -1316,37 -1043,49 -38,49 0 -560,2 -443,1 0 -569,6 -833,7 -1029,3 -955,96 0 103,6 86,69 51,84 98,29 16,64 -79,91 |
119,66 89,96 96,23 130,1 107,51 92,6 50,2 52,30 130,6 188,74 69,96 76,1 144,35 185,81 116,73 260,58 206,33 24,32 64,35 87,0 59,41 123,93 117,17 175,73 187,89 67,95 28,03 37,9 42,81 32,55 26,94 63,14 65,69 112,13 191,5 220,0 210,62 240,45 304,3 192,5 156,16 |
Речовина |
ΔНо298 кДж/моль |
ΔGо298 кДж/моль |
Sо298 Дж/моль |
NH4Cl(к) NH4OH(к) Na(к) Na2O(к) NaOH(к) NaCl(к) Na2CO3(к) Na2SO4(к) Na2SiO3(к) O2(г) P (червоний) PCl3(г) PCl5(г) HPO3(р) H3PO4(р) Pb(к) PbO(к) PbO2(к) PbCl(к) PbSO4(к) PbS(к) Rb(к) Rb2O(к) RbOH(к) S SO2(г) SO3(г) H2S(г) H2S(р) H2SO4(р) H2Se(г) SiO2(к) SnO(к) SnO(к) SrO(к) SrCO3(к) H2Te(г) Zn(к) ZnO(к) ZnS(к) ZnSO4(к) СН4(г) С2Н2(г) С2Н4(г) С2Н6(г) С2Н5ОН(р) С6Н6(р) С6Н12О6(глюкоза) С6Н12(г) С7Н8(г) |
-315,39 -366,69 0 -430,6 -426,6 -410 -1129,0 -1384,0 -1518,0 0 -18,41 -277,0 -369,45 -982,4 -1271,94 0 -217,86 -276,86 -359,2 -918,1 -94,28 0 -330,12 -413,8 0 -269,9 -395,2 -20,15 -39,33 -811,3 85,77 -859,3 -286,0 -580,8 -590,4 -1221,3 154,39 0 -349,0 -201,0 -978,2 -74,9 226,8 52,3 -89,7 -277,6 82,9 -1273 -123,1 50 |
-343,64 -263,8 0 -376,6 -377,0 -384,0 -1047,7 -1266,8 -1426,7 0 -13,81 -286,27 -324,55 -902,91 -1147,25 0 -188,49 -218,99 -313,97 -811,24 -92,68 0 -290,79 -364,43 0 -300,37 -370,37 -33,02 -27,36 -724,0 71,13 -803,32 257,32 -519,65 -559,8 -1137,6 138,48 0 -318,19 -198,32 -871,75 -50,8 209,2 68,1 -32,9 -174,8 129,7 -191,5
|
94,56 179,9 51,42 71,1 64,18 72,36 136,0 149,4 113,8 205,03 22,8 311,7 362,9 150,6 200,83 64,9 67,4 76,44 136,4 147,28 91,2 76,2 109,6 70,7 31,88 248,1 256,23 205,64 122,2 156,9 221,3 42,09 56,74 52,34 54,4 97,1 234,3 41,59 43,5 57,7 124,6 186,2 200,8 219,4 229,5 160,7 269,2 -
|
Таблиця 4. Поверхневий натяг та в’язкість деяких органічних рідин.
Назва речовини (20 t,oC) |
Густина π, г/см3 |
В’язкість η, мПа∙с |
Поверхневий натяг σ, мДж/м2 |
Бензол |
|
0,649 |
- |
Етанол |
|
1,200 |
22,4 |
Хлороформ |
|
0,570 |
27,3 |
Гліцерин |
|
1490 |
- |
Тетрахлорид карбон |
|
0,969 |
27,0 |
Сірковуглець |
|
0,365 |
- |
Гексан |
|
- |
18,4 |
Толуол |
|
- |
28,5 |
Оцтова кислота |
|
- |
27,6 |
Хлоробензол |
|
- |
33,3 |
Ацетон |
|
- |
24,0 |
Бензен |
|
0,6470 |
- |
Толуен |
|
0,5850 |
- |
Пропанон |
|
0,3223 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблиця 5. Кріоскопічні та ебуліоскопічні сталі деяких розчинників.
Речовина |
Формула |
Т0зам, 0С |
Кк. |
Т0кип, 0С |
Ке. |
Анілін |
С6Н5NН2 |
-6 |
5,87 |
184,4 |
3,69 |
Бензен |
С6Н6 |
5,5 |
5,1 |
80,2 |
2,57 |
Вода |
Н2О |
0 |
1,86 |
100 |
0,52 |
Нітробензен |
С6Н5NО2 |
5,7 |
6,9 |
210,9 |
5,27 |
Оцтова кислота |
СН3СООН |
16,65 |
3,9 |
118,4 |
3,1 |
Фенол |
С6Н5ОН |
41 |
7,3 |
181,2 |
3,60 |