Praktikum_po_termodinamike

( − )= (

)- ( 2 ), I c2

KI c c I

( )= 0 (

)×[ ( + )], b a / b

KI

c c KI

1.

З ависит ли к о нстанта равно ве сия о т начальных к о нце нтраций исхо дных

ве щ е ств?

2.

З ависитли к о нстанта равно ве сияо тте мпе ратуры? Е сли да, то к ак ?

3.

К

ак о в знак те пло во го эффе к та ре ак ции?

4.

К

ак о во направле ние те мпе ратурно го изме не нияК с?

Л ИТЕР АТУ Р А

1.

Физиче ск аяхимия. В 2 к н. К н. 1. Стро е ние ве щ е ства. Т е рмо динамик а./По д

ре д. К расно ва К .С.- М .: В ысш. шк ., 2000.-С.266-285.

2.

Прак тик ум по физиче ск о й химии. Уч. по со б ие / По д ре д. К удряшо ва И .С.-

Раб ота 2

82

РА В НО В Е С И Е КА ТИ О ННО Г О О БМ

Е НА

ОБЩ АЯ ХАР АК ТЕР ИСТИК А Р АБОТЫ

И о но о б ме нник и

пре дставляю т со б о й

по ристые

высо к о мо ле к улярные

ве щ е ства, спо со б ные

по гло щ атьиз раство ра

эле к тро лита по ло ж ите льные или

о трицате льные ио ны

в о б ме н на эк вивале нтные к о личе ства других ио но в,

R-H+ + NaCl

R-Na+ + HCl

R+OH- + NaCl

R+Cl- + NaOH

З де сьR-по лиме рнаяматрица.

И о но о б ме нник

со сто ит из по лиме рно го к арк аса, в

к о то ро м име ю тся

ио но ге нные группы

по ло ж ите льно го

или о трицате льно го

заряда. По сле дний

спо со б ных к о б ме ну про тиво ио но в,

харак те ризую щ их о б ме нную

е мк о стьсмо лы.

И о нный о б ме н пре дставляе т со б о й

сте хио ме триче ск о е

заме щ е ние :

в о б ме н на

к аж дый эк вивале нто дно го ио на, по гло щ

е нно го израство ра, ио но о б ме нник

о тдае т

в раство р о дин эк вивале нт друго го

ио на с зарядо м то го

ж е

знак а.

Е сли

ио но о б ме нник , со де рж ащ ий то льк о про тиво ио ны со рта А , по ме ститьв раство р, в

к о то ро м нахо дятся то льк о про тиво ио ны

со рта В , то

че ре з не к о то ро е

вре мя

устано вится равно ве сие : ио но о б ме нник

и раство р б удут со де рж атьио ны о б о их

со рто в в о пре де ле нно м (не о б язате льно

о дно м и то м ж е )

к о личе стве нно м

со о тно ше нии. Э то со сто яние называе тсяио но о б ме нным равно ве сие м.

К о личе стве ннаязависимо стьме ж ду сте пе нью о б ме на и к о нце нтрацие й ио но в

выраж ае тсяс по мо щ ью

к о нстанты равно ве сия. Д ляре ак ции о б ме на ме ж ду двумя

о дно вале нтными ио нами:

+ A+ , B +A + B +

+AB,+ - ио ны

+

где

в раство ре ,

+AB,

+ - со о тве тствую щ ие ио ны в

a

=(

×

) (

×a

B+

) a

A+B+

Ka

A+

a

(1)

,

где Aa+ a,B+ - ак тивно сти ио но в в во дно м раство ре ,

A+a

a,B+

- ак тивно сти ио но в в

фазе ио но о б ме нник а.

При испо льзо вании уравне ния

(1) трудно сть со сто ит в о пре де ле нии

ак тивно сти к о мпо не нта в фазе смо лы.

Об ычно для о б ме на ио но в со схо дными

сво йствами приме няе тсясле дую щ аязаписьк о нстанты расвно ве сия:

c

=(

×

) (

×c

B+

)c

Kc

A+

c

(2)

, A+B+

83

низк их к о нце нтраций вне шне го

раство ра (0.1 М

и ниж е ) ве личина

Kc

о че нь

б лизк а к

ве личине те рмо динамиче ск о й к о нстанты равно ве сия.

В е личины к о нстант равно ве сия о пре де ляю т эффе к тивно стьо б ме на

ио но в.

По это му знание

этих ве личин значите льно о б ле гчаю тре ше ние

аналитиче ск их и

те хно ло гиче ск их

задач. Д ля о дно й и

то й

ж е

пары

о б ме ниваю щ ихся ио но в

к о нстанта равно ве сиямо ж е тиме тьразличную

ве личину в зависимо сти о тце ло го

ряда

фак то ро в:

приро ды о б ме нных групп испо льзуе мо й

смо лы, е е е мк о сти,

струк туры

угле во до ро дно го

ск е ле та,

те мпе ратуры,

приро ды

и

со става

раство рите ле й.

И зэк спе риме нтальных данных нахо дято б ычно ве личину Kc . Д ляе е расче та

надо

о пре де лить равно ве сные

к о нце нтрации

участвую щ их

в

о б ме не

ио но в.

К о нк ре тно е

со де рж ание насто ящ

е й

раб о ты сво дится к

о пре де ле нию

к о нстанты

равно ве сия Kc о б ме на ио но в щ

е ло чно го или щ

е ло чно -зе ме льно го ме талла на Н+-

фо рме к атио но о б ме нник а.

В о зьме м ре ак цию :

+ + H+ , = Me H Me

+

+

где

+ -

во до ро дная,

+ - со ле вая фо рма смо лы (дляо дно вале нтных ме талло в),

H

Me

е е к о нстанта равно ве сияравна:

=(

×

) (

× c

)c

cK

c

(3)

c

+

+ +

+

H

Me

H

Me

Е сли о б о значитьче ре з bm по лную

е мк о стьвзято й

наве ск и

смо лы (мг-эк в), а -

исхо дно е

к о личе ство со ли (мг-эк в),

b - к о личе ство

о б ме ниваю щ

ихся ио но в (мг-

эк в), то

2

[(

) (

-=b)]

c

m

× b - b Ka b

о тк уда

,

=

+ (

×

)×

( - b)

.

a b b K 1 b 11 b

m

m

c

(4)

З ная а

и

о пре де ляя ве личину

b,

равную

к о личе ству выде лившихся ио но в

84

Д лярасче та к о нстанты равно ве сия Kc уравне ние (4) пре дставляе тсяв виде :

y = A + Bx,

(5)

где y = 1/b, x = b/(a-b), A = 1/bm, B = 1/(K×bm).

К о нстанту равно ве сия Kc рассчитываю тпо уравне нию :

c = ( × m )= B A bK B 1

(6)

смолой.

По исте че нии

2

ч

в

систе мах

при

пе ре ме шивании

с

по мо щ ью

эле к тро ме шалк и или

24

ч

б е з пе ре ме шивания устанавливае тся равно ве сие . В

алик во тно й части (4

мл)

равно ве сных

раство ро в

о пре де ляю т к о нце нтрацию

выде лившихся ио но в

во до ро да

титро вание м

0,02

М раство ро м

щ е ло чи с

индик ато ро м ме тилро то м

или

ме тило ранж е м.

Т итро вание про во дят дваж ды.

Бе рутсре дний ре зультат.

Не о б хо димо

сле дить,

что б ы в раство р для титро вания

не по пали зе рна ио но о б ме нно й смо лы,

так

к ак о ни спо со б ны иск азитьре зультаты

титро вания.

Не о б хо димо со б лю де ние правил

по

те хник е б е зо пасно сти

при

раб о те с

П ред и слови е

3

РА ЗД Е Л I

4

П Е РВ О Е НА ЧА Л О ТЕ РМ О Д И НА М И КИ . ТЕ РМ О ХИ М

И Я

Раб ота 1

ОПРЕ Д Е Л Е НИ Е Т Е ПЛ ОВ Ы Х Э ФФЕ К Т ОВ

4

З адание 1. Опре де ле ние

те пло ты о б разо ваниятве рдо го

раство ра при к о мнатно й

те мпе ратуре

4

З адание 2. Опре де ле ние

инте грально й и диффе ре нциально й

те пло траство ре ния

9

З адание 3. Опре де ле ние

те пло ты гидратации со ли

11

З адание 4. Опре де ле ние

те пло ты диссо циации слаб о й

к исло ты

14

З адание 5. Опре де ле ние те пло ты о к исле ниящ аве ле во й

16

к исло ты пе рманганато м к алияв во дно м раство ре

З адание 6. Опре де ле ние инте грально й те пло ты раство ре ния

трудно раство римо го ве щ

е ства

18

Раб ота 2.

21

ОПРЕ Д Е Л Е НИ Е Т Е ПЛ ОЕ М К ОСТ И Ж

И Д К И Х И Т В Е РД Ы Х В Е Щ Е СТ В

РАЗД Е Л II

В ТО РО Е НА ЧА Л О ТЕ РМ О Д И НА М И КИ .

ХА РА КТЕ РИ С ТИ ЧЕ С КИ Е ФУ НКЦ И И И

25

ТЕ РМ О Д И НА М И ЧЕ С КИ Е П О ТЕ НЦ И А Л Ы

Раб ота 1

И З М Е РЕ НИ Е Т Е М

ПЕ РА Т УРНОГОК ОЭ ФФИ ЦИ Е НТ А Э Д С

Э Л Е К Т РОХ И М

И ЧЕ СК ОЙ ЦЕ ПИ И РА СЧЕ Т

Т Е РМ ОД И НА М

И ЧЕ СК И Х ФУНК ЦИ Й Х И М

И ЧЕ СК ОЙ

РЕ А К ЦИ И

26

Раб ота 2

НА БЛ Ю Д Е НИ Е К РИ Т И ЧЕ СК И Х Я В Л Е НИ Й . И З М Е РЕ НИ Е К РИ Т И ЧЕ СК ОЙ

29

Т Е М ПЕ РА Т УРЫ РТ УТ НЫ М

Т Е РМ ОМ Е Т РО

РА ЗД Е Л IV

С И С ТЕ М

Ы С О Г РА НИ ЧЕ ННО Й РА С ТВ О РИ М О С ТЬ Ю

В

Ж И Д КО М

С О С ТО ЯНИ И

49

Раб ота 1

Д В УХ К ОМ

ПОНЕ НТ НЫ Е СИ СТ Е М

Ы СОГРА НИ ЧЕ ННОЙ

РА СТ В ОРИ М ОСТ ЬЮ В Ж И Д К О

СОСТ ОЯ НИ И

49

(СИ СТ Е М А ФЕ НОЛ – В ОД А )

Раб ота 2

ОПРЕ Д Е Л Е НИ Е К ОЭ ФФИ ЦИ Е НТ А РА СПРЕ Д Е Л Е НИ Я

Т РЕ Т ЬЕ ГОК ОМ ПОНЕ НТ А М Е Ж Д У ОРГА НИ ЧЕ СК И М

И НЕ ОРГА НИ ЧЕ СК И М РА СТ В ОРИ Т Е Л Я М И .

И З УЧЕ НИ Е Х И М И ЧЕ СК ОГОРА В НОВ Е СИ Я В РА СТ В ОРА Х

ПРИ ОБРА З ОВ А НИ И И ОД -СОД Е РЖ А Щ И Х К ОМ

ПЛ Е К СОВ

М Е Т ОД О

РА СПРЕ Д Е Л Е НИ Я

54

З адание 1. Опре де ле ние к о эффицие нта распре де ле нияио да

ме ж ду о рганиче ск им и не о рганиче ск им раство рите лями

56

З адание 2. И зуче ние химиче ск о го равно ве сияв раство рах при

о б разо вании ио д-со де рж ащ их к о мпле к со в ме то до м

распре де ле ния

59

Раб ота 3

Т РЕ Х К ОМ

ПОНЕ НТ НЫ Е СИ СТ Е М Ы СОГРА НИ ЧЕ ННОЙ

РА СТ В ОРИ М ОСТ ЬЮ В Ж И Д К О

СОСТ ОЯ НИ И

60

РА З Д Е Л V

Г Е ТЕ РО Г Е ННЫ Е РА В НО В Е С И Я С У ЧА С ТИ Е М ТВ Е РД О Й

64

ФА ЗЫ . КРИ С ТА Л Л И ЗА Ц И Я И З РА С ТВ О РО В

Раб ота 1

Д И А ГРА М

М Ы СОСТ ОЯ НИ Я Д В УХ К ОМ ПОНЕ НТ НЫ Х

СИ СТ Е М

64

З адание 1. По стро е ние диаграммы плавк о сти ле гк о плавк о й

систе мы

67

З адание 2. По стро е ние диаграммы раство римо сти систе мы

70

Na2SO4 –

H2O

РА ЗД Е Л VI

73

ХИ М И ЧЕ С КО Е РА В НО В Е С И Е

Раб ота 1

Х И М И ЧЕ СК ОЕ РА В НОВ Е СИ Е В ГОМ ОГЕ ННЫ Х

Ж И Д К ОФА З НЫ Х СИ СТ Е М А Х

74

З адание 1. Х имиче ск о е равно ве сие в систе ме

ук суснаяк исло та – этило вый спирт

74

З адание 2. Х имиче ск о е равно ве сие в систе ме

хло рид ж е ле за (ш) - йо дид к алия

79

Раб ота 2

РА В НОВ Е СИ Е К А Т И ОННОГООБМ

Е НА

82