Файл: Сборник лабораторных работ по Учебной дисциплине Физическая Химия Часть 1, часть 2.doc

Название слабой кислоты и ее химическая формула

Концентрация раствора серной кислоты С_к

Масса стеклянной палочки, г

Масса внутреннего стакана калориметрической установки m_{стакана}, г

Масса стакана с раствором m_{стакана с раствором}, г

Масса раствора m_р-ра, г

Масса пипетки m_{пипетки}, г

Масса пипетки со щелочью m_{пипетки с раствором}, г

Масса щелочи m_щ, г

Объем раствора щелочи V_щ, мл

Концентрация раствора щелочи С_щ, моль/л

Объем ртутного баллона термометра V_Hg, мл

Измерения температуры (таблица).

Время, с	Температура,Б	Время, с	Температура,Б	Время, с	Температура,Б
Начальный период		Главный период		Конечный период

Обработка результатов эксперимента

1. Построить график зависимости Т = f(τ), отражая показания температуры по начальному и конечному периодам.

2. Соединить последнюю точку начального периода с начальной точкой конечного периода.

3. Полученную линию разделить пополам.

4. Через точку середины провести перпендикуляр к оси абсцисс.

5. Продлить температурные зависимости начального и конечного периодов до пересечения с перпендикуляром – получим значение изменения температуры Т.

6. Рассчитать теплоемкость калориметрической установки по уравнению:

С_cal = C_р-р(m_p-p + m_щ) + С_HgV_Hg + C_стm, Дж/К,

где C_р-р – удельная теплоемкость раствора, 4,18 Дж/гК; m_p-p – масса раствора во внутреннем стакане, г; m_щ – масса раствора щелочи в пипетке, г; С_Hg – объемная теплоемкость ртути и стекла, 1,92 Дж/см

³К, V_Hg – объем баллона термометра, содержащего ртуть, мл; C_ст – удельная теплоемкость стекла, 0,79 дж/гК; m – общая масса стеклянных частей калориметрической установки, г.

7. Вычислить тепловой эффект процесса нейтрализации по уравнению:

, Дж/моль,

где n_щ – количество вещества щелочи в пипетке, моль.

8. Пользуясь справочными данными рассчитать

процесса нейтрализации Н⁺ + ОН^ = Н₂О и сравнить с экспериментальной величиной.

Содержание отчета по лабораторной работе

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Ход эксперимента.

4. Экспериментальные данные (см. протокол к лабораторной работе).

5. Обработка экспериментальных данных.

6. Вывод.

Коллигативные свойства растворов

Краткие теоретические сведения

Коллигативные свойства раствора зависят только от концентрации растворенного вещества. К коллигативным свойствам относятся понижение давления насыщенного пара растворителя, повышение температуры кипения раствора, понижение температуры замерзания и осмотическое давление.

Давление насыщенного пара растворителя над раствором всегда меньше, чем давление насыщенного пара растворителя над ним самим:

,

где p₁ – давление насыщенного пара растворителя над раствором,

– давление насыщенного пара растворителя над ним самим, x – мольная доля растворенного вещества.

Раствор всегда кипит при температуре, большей, чем чистый растворитель:

,

где Т_кип – температура кипения раствора;

– температура кипения чистого растворителя; R – универсальная газовая постоянная;

– молярная теплота испарения растворителя; x_р.в. – мольная доля растворенного вещества; C_m – моляльная концентрация растворного вещества; K_эб – эбуллиоскопическая постоянная растворителя (или константа кипения), которая может быть вычислена по формуле:

,

где М_р-ля – молярная масса растворителя, кг/моль.

Раствор замерзает при температуре меньшей, чем чистый растворитель:

,

где Т_кр – температура кристаллизации раствора

;

– температура кристаллизации (плавления) чистого растворителя; R – универсальная газовая постоянная;

– молярная теплота плавления растворителя; x_р.в. – мольная доля растворенного вещества; C_m – моляльная концентрация растворного вещества; K_кр – криоскопическая постоянная растворителя (или константа замерзания), которую можно вычислить по уравнению:

.

Например, для воды криоскопическая постоянная равна 1,86 K·кг/моль, для бензола – 5,07, диоксана – 4,71 и т.д.

Осмотическое давление:

,

где R – универсальная газовая постоянная; Т – температура; x_р.в. – мольная доля растворенного вещества; С_М – молярная концентрация раствора;

− молярный объем растворителя (объем 1 моль вещества), м³.

Коллигативные свойства определяются свойствами чистого растворителя и не зависят от свойств растворенного вещества.

Для того, чтобы сделать существующие уравнения пригодными для расчетов растворов электролитов, Вант-Гофф ввел в них множитель i, названный изотоническим коэффициентом. Изотонический коэффициент является показателем увеличения (уменьшения) числа частиц вследствие диссоциации (ассоциации). Значение i >1 свидетельствует о наличии процесса диссоциации, а i < 1 – о процессе ассоциации. С учетом изотонического коэффициента для растворов электролитов получим:

.

Численное значение изотонического коэффициента позволяет для случая диссоциации вычислить степень диссоциации :

,

для случая ассоциации вычислить степень ассоциации :

,

где

– число частиц, получающихся из одной частицы при диссоциации;

– число частиц, объединяющихся в одну при ассоциации.

Коллигативные свойства растворов используются для определения молярной массы растворенных веществ, а также для определения изменения состояния вещества в растворе по сравнению с чистым веществом.

Контрольные вопросы

1. Какие свойства растворов называются коллигативными?

2. От величины какого параметра системы зависит значение коллигативного свойства?

3. На каких основных положениях основана теория коллигативных свойств растворов?

4. Как изменяется давление насыщенного пара растворителя при переходе от числого растворителя к раствору?

5. Как изменение давления насыщенного пара растворителя связано с концентрацией раствора?

6. Как сказывается изменение концентрации раствора на его температуре кипения?

7. Какое уравнение отображает зависимость температуры кипения раствора от концентрации растворенного вещества?

8. Как сказывается изменение концентрации раствора на его температуре кристаллизации?

9. Какое уравнение отображает зависимость температуры кристаллизации раствора от концентрации растворенного вещества?

10. Каким уравнением связаны криоскопическая постоянная растворителя и его термодинамические характеристики?

11. Каким уравнением связаны эбуллиоскопическая постоянная растворителя и его молярная масса?

12. Что такое осмотическое давление?

13. Каким уравнением описывается зависимость осмотического давления от концентрации раствора?

14. Свойствами какого компонента раствора определяются коллигативные свойства?

15. С какой целью в уравнения коллигативных свойств растворов был добавлен изотонический коэффициент?

16. Что показывает изотонический коэффициент?

17. Как изотонический коэффициент связан со степенью диссоциации или ассоциации вещества в растворе?

18. Какие свойства системы могут быть определены на основании измерения коллигативных свойств?