- •Дмитрів а. М., Стецьків а. О., Сав’як о. Л. Фізична хімія Навчальний посібник
- •Івано-Франківськ – 2013
- •Передмова
- •Загальні правила роботи у лабораторії фізичної і колоїдної хімії
- •Правила техніки безпеки при виконанні робіт у лабораторії фізичної та колоїдної хімії
- •Основні правила надання першої допомоги при нещасних випадках
- •Розділ 1 Хімічна термодинаміка
- •Перший закон термодинаміки
- •1. Ізотермічний процес:
- •2. Ізохорний процес:
- •3. Ізобарний процес:
- •Термохімія
- •Залежність ентальпії реакції від температури. Рівняння кірхгофа
- •Приклади розв'язування задач
- •Заняття №1
- •Завдання для самостійної позааудиторної роботи
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Самостійна робота на занятті
- •Лабораторна робота Визначення теплового ефекту нейтралізації Інформаційна частина
- •Експериментальна частина
- •Методичні вказівки
- •Питання для самоконтролю
- •Заняття №2
- •Теоретична частина другий закон термодинаміки. Ентропія
- •Статистичний характер другого закону термодинаміки
- •Обчислення ентропії. Зміна ентропії у різних процесах
- •Третій закон термодинаміки. Абсолютне значення ентропії
- •Характеристичні функції
- •Термодинаміка хімічної рівноваги хімічний потенціал
- •Закон дії мас та константи рівноваги
- •Рівняння ізотерми хімічної реакції
- •Залежність константи рівноваги від температури. Рівняння ізохори та ізобари хімічної реакції
- •Приклади розв'язування задач
- •Завдання для самостійної позааудиторної роботи і. Засвоїти основний матеріал навчальної програми
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Самостійна робота на занятті
- •Лабораторна робота Дослідження рівноваги оборотної хімічної реакції Інформаційна частина
- •Експериментальна частина
- •Методичні вказівки
- •Вміст колб № 1-6
- •Питання для самоконтролю
- •Розділ 2 фазові рівноваги
- •Приклади розв'язування задач
- •Заняття №3 Тема: Термічний аналіз. Фазові перетворення в одно- і дво компонентних системах. Розподіл речовини між двома рідинами. Екстракція. Побудова діаграми стану бінарної системи.
- •Завдання для самостійної позааудиторної роботи
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Самостійна робота на занятті
- •Лабораторна робота Побудова діаграми стану бінарної системи нафталін-фенол
- •Експериментальна частина
- •Методичні вказівки
- •Склад зразків
- •Питання для самоконтролю
- •Розділ 3 розчини
- •ОсМотичний тик розчинів. Зниження температури замерзання і підвищення температури кипіння розбавлених розчинів неелектролітів
- •Приклади розв'язування задач
- •Заняття №4 Тема: Колігативні властивості розчинів. Визначення молярної маси розчиненої речовини методом кріоскопії.
- •Завдання для самостійної позааудиторної роботи
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Самостійна робота на занятті
- •Лабораторна робота Визначення молярної маси розчиненої речовини методом Раста Інформаційна частина
- •Експериментальна частина
- •Методичні вказівки
- •Питання для самоконтролю
- •Заняття №5 Тема: Електрична провідність розчинів електролітів. Кондуктометричне титрування. Визначення ізотонічного коефіцієнту розчину електроліту.
- •Теоретична частина
- •Приклади розв'язування задач
- •Електропровідність розчинів електролітів
- •Приклади розв'язування задач
- •Завдання для самостійної позааудиторної роботи
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Самостійна робота на занятті
- •Перелік питань, які виносяться на змістовий модуль 1
- •Лабораторна робота Визначення ізотонічного коефіцієнту розчину електроліту Інформаційна частина
- •Експериментальна частина
- •Методичні вказівки
- •Питання для самоконтролю
- •Розділ 4 електрохімія
- •Заняття №6 Тема: Електродні потенціали та електрорушійна сила гальванічних елементів. Окисно-відновні електроди. Потенціометричне визначення рН розчину.
- •Теоретичні відомості
- •Гальванічні елементи, їх класифікація
- •Приклади розв’язування задач
- •Завдання для самостійної позааудиторної роботи і. Засвоїти основний матеріал навчальної програми
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Самостійна робота на занятті
- •Лабораторна робота Потенціометричне визначення рН водних розчинів Інформаційна частина
- •Експериментальна частина
- •Методичні вказівки
- •Результати вимірювань ерс хлорсрібно-скляного кола
- •Питання для самоконтролю
- •Поясніть, чому потенціал хлорсрібного електрода при даній концентрації кСl є сталим?
- •Заняття №7
- •Теоретичні відомості
- •Завдання для самостійної позааудиторної роботи і. Засвоїти основний матеріал навчальної програми
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Самостійна робота на занятті
- •Експериментальна частина
- •Методичні вказівки
- •Питання для самоконтролю
- •Розділ 5 хімічна кінетика і каталіз
- •Методи визначення порядку реакції
- •Приклади розв’язування задач
- •Заняття № 8
- •Завдання для самостійної позааудиторної роботи
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Самостійна робота на занятті
- •Лабораторна робота Визначення константи швидкості реакції йодування ацетону
- •Експериментальна частина
- •Методика виконання роботи
- •Вивчення швидкості реакції йодування ацетону
- •Використовуючи рівняння (8.2) та значення Сац,0, сн,0, Сx і τ розраховують константу швидкості k.
- •Питання для самоконтролю
- •Заняття № 9
- •Теоретична частина вплив температури на швидкість реакції
- •Рівняння Арреніуса
- •Каталіз
- •Характерні особливості каталізаторів
- •Гомогенний каталіз
- •Кислотно-основний каталіз
- •Ферментний каталіз
- •Гетерогенний каталіз
- •Приклади розв’язування задач
- •Завдання для самостійної позааудиторної роботи і. Засвоїти основний матеріал навчальної програми
- •Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання
- •Ііі. Розв’язати задачі
- •Перелік питань, які виносяться на змістовий модуль 2
- •Самостійна робота на занятті
- •Експериментальна частина
- •Методичні вказівки
- •Питання, які виносяться на модуль 1 «фізична хімія»
- •Банк тестів з фізичної хімії
- •1. Хімічна термодинаміка
- •2. Фазові рівноваги
- •3. Загальна характеристика розчиНів
- •4. Електрохімія
- •5. Хімічна кінетика
- •Засоби контролю знань студентів
- •Значення найважливіших фундаментальних сталих
- •Кріоскопічні та ебуліоскопічні константи деяких розчинників
- •Константи дисоціації деяких слабких електролітів при 25 °с
- •Стандартні ентальпії утворення ∆н0298, ентропії ∆s0298 та енергії Гіббса ∆g0298 деяких речовин при 298 к
- •Стандартні електродні потенціали деяких металів у водних розчинах
- •Перелік літератури Основна література
- •Додаткова література
Експериментальна частина
Прилади та реактиви: 4 % розчин KI, 1 Н розчин НCl, ацетон, 0,1 М розчин NaHCO3, мірна колба (250 см3, 2 шт.), піпетки Мора, конічні колби для титрування (6 шт), бюретка, бюкс, аналітичні терези.
Методика виконання роботи
Хід реакції контролюють за аналізом проб, які періодично відбирають з реакційної суміші. Реакцію ведуть при кімнатній температурі. У мірну колбу ємністю 250 см3 наливають 25 см3 0,1 Н розчину йоду в 4 %-вому розчині KІ, додають 25 см3 1 Н НCl і доливають воду дещо нижче мітки (приблизно на 30-35 см3 нижче) (колба №1). Таким самим способом готують контрольний розчин в іншій колбі (колба №2), але водою доводять до мітки.
У колбу №1 додають 1,5 г ацетону (наважку ацетону зважують на аналітичних терезах у закритому бюксі). Момент вливання відмічають на годиннику. Після вливання ацетону вміст колби швидко доводять до мітки додаванням води і добре перемішують.
Сухою піпеткою з колби №2 відбирають 25 см3 проби. Відібрану пробу вливають в колбочку для титрування, в якій попередньо налито 25 см3 0,1 М розчину NaHCO3 і вміст йоду визначають титруванням 0,01 Н розчином натрій тіосульфату в присутності крохмалю. За величиною об’єму розчину, витраченого на титрування проби, відібраної з колби №2 – V0, визначають концентрацію йоду до початку реакції (τ = 0).
Через 20 хв, з моменту вливання ацетону, з колби №1 відбирають пробу об’ємом 25 см3, додають 25 см3 0,1 Н розчину NaHCO3 і відтитровують розчином натрій тіосульфату в присутності крохмалю, визначають об’єм витраченого розчину – Vτ. Відбір проб і титрування повторяють через 15-20 хв два рази.
Результати спостережень і вимірювань зводять у таблицю 8.1.
Таблиця 8.1
Вивчення швидкості реакції йодування ацетону
|
τ, хв |
Об’єм Na2S2O3, см3 |
Сац,0, моль/дм3 |
СН,0, моль/дм3 |
Сx, моль/ дм3 |
k, дм3/(моль с) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Величину Сx визначаємо за рівнянням:
Сx = (V0 – Vτ)/25 N(Na2S2O3)/2, (8.3)
де Vτ – об’єм розчину Na2S2O3 в см3, витрачений на титрування проби, відібраної з колби №1 в момент часу τ; V0 – об’єм розчину Na2S2O3 в см3, витрачений на титрування проби, відібраної з колби №2; N – нормальність розчину натрій тіосульфату.
Використовуючи рівняння (8.2) та значення Сац,0, сн,0, Сx і τ розраховують константу швидкості k.
Підсумок роботи формулюють у вигляді висновків.
Питання для самоконтролю
Запишіть рівняння реакції ацетону з йодом. Поясніть механізм реакції та вкажіть лімітуючу стадію.
Що таке актокаталітична реакція? Вкажіть причину автокаталітичного протікання реакції ацетону з йодом.
Чому при взаємодії ацетону з йодом у вибраних пропорціях швидкість реакції практично не залежить від концентрації йоду?
Якого порядку реакція ацетону з йодом? Яка розмірність константи швидкості цієї реакції?
Для чого при проведенні реакції ацетону з йодом у реакційну суміш додають хлоридну кислоту?
Запишіть та виведіть формулу для розрахунку концентрації за даними титрування йодних розчинів розчином натрій тіосульфату.