Семинары (2) (791989), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Диаграмма плавкости с соединением, плавящимся без разложенияОсобенности: В точке Х (точке плавления соединения) существует дополнительное условие(состав жидкости равен составу твердого тела), поэтому по правилу фазС = 3 – 2 – 1 = 0 (аналогия с азеотропной смесью). Однако в отличие отазеотропной смеси, в данном случае речь идет об образовании именно химическогосоединения. Необходимо быть внимательными при определении состава соединений по осисостава (чем ближе точка на оси состава к точке чистого компонента, тем этогокомпонента больше).323. Термический анализ.Термический анализ – определение зависимости температуры образца от времениего охлаждения.

Такая зависимость строится в координатах T –  (температура – время) иназывается кривой охлаждения.Взаимосвязь вида диаграммы плавкости и кривой охлаждения: Пересечение линии ликвидуса – излом (начинается кристаллизация). Пересечение линии солидуса – плато (пока кристаллизация не закончится,дальнейшее охлаждение невозможно). В точках плавления чистых компонентов (А, В), в точках эвтектики (Е) и плавлениясоединения (X) – только плато без излома.4.

Домашнее задание.1. Pb и Mg образуют соединение PbMg2, которое плавится без разложения. Кроме того, всистеме существует две эвтектики (Е1 и Е2). Температура плавления магния выше, чемтемпература плавления свинца.1) Изобразите диаграмму плавкости системы Pb – Mg.2) Подпишите все фазовые поля.3) Для каждого фазового поля укажите число фаз, число компонентов и число степенейсвободы.4) Отметьте на диаграмме точки эвтектики и плавления соединения. Для каждой из нихрассчитайте число степеней свободы.5) Изобразите на одном графике кривые охлаждения для следующих составов: Чистый свинец; Произвольный состав между чистым свинцом и первой эвтектикой Е1. Состав, отвечающий соединению PbMg2. Состав, отвечающий эвтектике E2.Все начальные точки кривых охлаждения находятся выше линии ликвидуса.33Семинар 6.

Растворы.План семинара.1. Общие понятия и определения.2. Способы выражения концентрации раствора и взаимосвязь между ними.3. Коллигативные свойства растворов.4. Водородный показатель. Ионное произведение воды.5. Теории кислот и оснований.6. Расчет pH водных растворов кислот (оснований) и солей.7. Произведение растворимости.8. Домашнее задание.1. Общие понятия и определения.Раствор – гомогенная система, состоящая из двух или более компонентов, составкоторой может непрерывно изменяться в определенных пределах без нарушенияоднородности.Растворитель – компонент, в чистом виде находящийся в том же агрегатном состоянии,что и раствор.Если оба компонента находятся в одинаковом агрегатном состоянии, то растворитель –тот компонент, которого больше (кроме водных растворов, где традиционнорастворителем считается вода).2.

Способы выражения концентрации раствора и взаимосвязь между ними.Таблица 6.1. Способы выражения концентрации раствора.СпособОбозначение РасчетРазмерностьРастворимостьsm(р.в.)/100 г р-рителя-Массовая доляm(р.в.)/ m(р-ра)-Мольная доляx(р.в.)/[(р.в.) + (р-рителя] -Молярная концентрация с(р.в.)/V(р-ра)моль/л (М)Моляльность(р.в.)/ m(р-рителя)моль/кгm34Примечания: «р.в.» - растворенное вещество, «р-ритель» - растворитель, «р-р» - раствор; m(р-ра) = m (р.в) + m(р-рителя); массовая и мольная доли иногда выражаются в %.Взаимосвязь между некоторыми способами выражения концентрация (для разбавленныхрастворов)1)  = m(р.в.)/ m(р-ра)  m(р.в.)/ m(р-рителя) = M/V = Mc/2)  = m(р.в.)/ m(р-ра)  m(р.в.)/ m(р-рителя) = M/ m(р-рителя) = Mm/1000 (так какобычно m(р-рителя) при расчете  дается в граммах, а для моляльности (m) нужныкилограммы).3) Mc/ = Mm/1000, отсюда с = m/1000 (в этом случае плотность берется в единицах г/л).Задача 1: растворимость KNO3 (M = 101 г/моль) составляет 31 г в 100 г воды.

Плотностьтакого водного раствора 1160 г/л. Рассчитайте массовую и мольную доли, молярнуюконцентрацию и моляльность раствора KNO3. Примите во внимание, что такой растворнельзя считать разбавленным.3. Коллигативные свойства растворовКоллигативные свойства растворов – свойства растворов, которые зависят толькоот концентрации растворенного вещества, но не от его состава.Таблица 6.2. Коллигативные свойства растворов.СвойствоОбозначение РасчетДавление пара растворителя над растворомpЕдиницыизмеренияp0xПаПонижение температуры начала замерзанияTзраствораKmКПовышение температуры начала кипенияTкраствораЕmКcRTПаОсмотическое давление35Примечания:1) Понижение давления пара растворителя над раствором также называют законом Рауля.В данном случае p0 – давление пара над чистым растворителем, p – давление парарастворителя над раствором.2) Закон Рауля можно записать в виде p1 = p10x1 = p10(1–x2), откуда x2 = (p10–p1)/p10 ==p1/p10, где индекс «1» относится к растворителю, «2» - к растворенному веществу.3) K – криоскопическая постоянная – величина, численно равная понижению температурыначала замерзания раствора единичной моляльности.4) Е - эбуллиоскопическая постоянная – величина, численно равная повышениютемпературы начала кипения раствора единичной моляльности.5) Осмотическое давление – давление, которое нужно приложить к раствору, чтобыостановить самопроизвольный переход растворителя через полупроницаемую мембрану.Внимание! При расчетах по данной формуле молярная концентрация берется в моль/м3 (ане в моль/л, 1 моль/м3 = 1000 моль/л).6) Если растворенным веществом является электролит со степенью диссоциации α, топоявляется дополнительный множитель i (изотонический коэффициент), указывающий навозрастание числа частиц вследствие электролитической диссоциации электролита.Формулы для расчета коллигативных свойств в этом случае имеют вид:p1/p10 = ix2 (см.

примечание 2)Tз = iKmTк = iЕm = icRTИзотонический коэффициент связан со степенью диссоциации выражением i = α(k–1) + 1,где k – число ионов, на которое диссоциирует в растворе формульная единицаэлектролита.Задача 2. Повышение начала температуры кипения 4% водного раствора BaCl2 составляет0.302°С. Определите степень диссоциации соли, если E(H2O) = 0.524. Водородный показатель.

Ионное произведение воды.4.1. Диссоциация воды протекает по уравнению 2H2O  H3O+ + OH–Константа равновесия этого процесса К = a(H3O+)●a(OH–)/a(H2O)2  [H3O+]●[OH–] = Kw Kw - ионное произведение воды или константа автопротолиза воды. При T = 22C = 295 К Kw = 10–14.36 При нагревании степень диссоциации воды и, следовательно, величина Kwувеличиваются.4.2. Водородный показатель pH = –lg [H3O+]Таблица 6.3.

Диапазоны pH для различных сред.Соотношение [H3O+] и [OH–] Диапазон pHСредаНейтральная [H3O+] = [OH–]pH = 7Кислая[H3O+] > [OH–]pH < 7Щелочная[H3O+] < [OH–]pH > 75. Теории кислот и основанийТаблица 6.4. Понятия «кислота» и «основание» в различных теориях.ТеорияКислотаОснованиеПримерыАррениусаДиссоциирует в водномрастворе с образованиемионов H+Диссоциирует вводном растворе собразованием ионовOH–HCl = H+ + Cl– (кислота)БренстедаЛоуриДонор протоновАкцептор протоновHCl (кислота) + NH3(основание) = NH4+ + Cl-ЛьюисаАкцептор электроннойпарыДонор электроннойпарыBF3 (кислота) + NH3(основание) = NH3●BF3NaOH = Na+ + OH–(основание)В теории Бренстеда-Лоури каждой кислоте соответствует сопряженное основание (т.е.рассматриваются сопряженные кислотно-основные пары).Пример 1.

Диссоциация кислоты.CH3COOH + H2Oк-та 1осн. 2CH3COO– + H3O+осн. 1к-та 2Ka (CH3COOH) = a(CH3COO–)●a(H3O+)/a(CH3COOH) = [CH3COO–]●[H3O+]/[CH3COOH](в разбавленном растворе активности можно принять равными молярным концентрациям)Ka – константа кислотности CH3COOH37Пример 2. Гидролиз соли как частный случай кислотно-основного равновесия.CH3COO– + H2Oосн 1к-та 2CH3COOH + OH–к-та 1осн. 2Kb (CH3COO–) = a(CH3COOH)●a(OH–)/a(CH3COO–) = [CH3COOH]●[OH–]/[CH3COO–]Kb – константа основности CH3COO– или константа гидролиза KгПримечание 1.

Взаимосвязь константы кислотности кислоты и константы основностисопряженного ей основания.Ka●Kb=([CH3COO–]●[H3O+]/[CH3COOH])●([CH3COOH]●[OH–]/[CH3COO–]) == [H3O+]●[OH–] = const (для любой сопряженной пары и данного растворителя) = KwПримечание 2. Взаимосвязь константы гидролиза и константы кислотности (основности)слабой кислоты (слабого основания).Kг = [CH3COOH]●[OH–] / [CH3COO–] = ([CH3COOH]●[OH–]●[H3O+])/([CH3COO–]●[H3O+])= Kw/Ka (для гидролиза по катиону)Аналогично Kг = Kw/Kb (для гидролиза по аниону)6. Расчет pH водных растворов кислот (оснований) и солей.Задача 3. Рассчитайте pH 0.1 М раствора CH3COOH.

Ka (CH3COOH) = 1.75●10–5CH3COOH + H2O  CH3COO– + H3O+Решение:Ka (CH3COOH) = [CH3COO–]●[H3O+]/[CH3COOH] = [H3O+]2/(c(CH3COOH – [H3O+])  [H3O+]2/c(CH3COOH)Внимание! Это приближение действует, если c(CH3COOH) >> [H3O+]Отсюда [H3O+] =K a  c = 1.32●10–3, pH = –lg [H3O+] = –lg (1.32●10–3) = 2.88Задача 4. Рассчитайте pH 0.1 М раствора CH3COONa. Ka (CH3COOH) = 1.75●10–5Алгоритм решения:CH3COO– + H2O  CH3COOH + OH–Kг = Кw/Ka (CH3COOH) = [CH3COOH]●[OH–]/[CH3COO–] = [OH–]2/(c(CH3COONa) – [OH–]) [OH–]2/c(CH3COONa)Внимание! Это приближение действует, если c(CH3COONa) >> [OH–]38Гидролиз различных типов солей.Таблица 6.5.

Характеристики

Список файлов семинаров