Физическая химия

Министерство здравоохранения и социального развития Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Санкт-Петербургская государственная
химико-фармацевтическая академия
Кафедра физической и коллоидной химии
Методические рекомендации и контрольные задания по
Физической и коллоидной химии
для студентов заочного обучения
по специальности 060108, Фармация
Санкт-Петербург
2009

Стоимость выполнения двух контрольных работ по варианту уточняйте при заказе

Вариант 01

Контрольная работа 1
1. Ацетон можно определять количественно по реакции:
CH3COCH3(ж)+I2(тв)+2KOH(тв)=CH3I(ж)+CH3COOK(тв)+KI(тв)+H2O(ж)
Рассчитать тепловой эффект этой реакции в изобарных условиях при температуре 298К.
Покажите (качественно) по уравнению изобары как влияет изменение температуры на Kp реакции. К какому изменению Kp в случае данной реакции приведет увеличение температуры?

11. Определить концентрацию водного раствора глюкозы, если этот раствор при 291К изоосмотичен с раствором, содержащим 5∙102 моль/м3 хлорида кальция, причем кажущаяся степень диссоциации последнего при указанной температуре составляет 65,4%.
Чему равно осмотическое давление растворов, которые являются изотоническими?

21. По диаграмме плавкости системы парафин(А) – метилстеарат(В) определить: 1. При какой температуре начинается кристаллизация системы, содержащей 80% метилстеарата и 20% парафина?
2. Какое вещество начинает кристаллизоваться из этой системы?
3. При какой температуре закончится кристаллизация указанного в пункте 1 состава?
4. Систему какого состава можно применить в качестве основы для суппозиториев?
5. Какие фазы сосуществуют в системе, заданной точкой а, сколько степеней свободы у системы в этом состоянии?
6. Каковы массы фаз системы, заданной точкой а, если общая масса системы 2кг?

31. При перегонке бромбензола с водяным паром под нормальным давлением (1,01∙10^5Па) смесь кипит при 95,25C. Считая, что бромбензол практически не растворим в воде, определить соотношение молей воды и бромбензола в парах и процентное содержание бромбензола и воды в конденсате. При 95,25С давление паров бромбензола 1,6∙104Па.
В каких случаях применяют перегонку с водяным паром?

41. Молярная электрическая проводимость водного раствора пропионовой кислоты при концентрации 3,906∙10-3 моль/л и 25С равна 2,17 См∙м2/кмоль. Найти степень диссоциации и pH раствора пропионовой кислоты при концентрации 1∙10-2 моль/л Как влияет изменение концентрации слабого электролита не его константу диссоциации и молярную электрическую проводимость?

51. Дан элемент, состоящий из хингидронного электрода, опущенного в раствор с неизвестной концентрацией ионов водорода, и насыщенного хлорсеребряного электрода. Температура 25С. Э.д.с. элемента равна 0,190В. Найти концентрацию ионов водорода и pH раствора.
Привести рисунок, условную запись данного элемента, процессы, протекающие на электродах, и суммарную реакцию в элементе.

61. Щелочное омыление этилового эфира уксусной кислоты характеризуется следующими константами скоростей при различных температурах:...
Вычислить энергию активации и 1/2 при 298К, если концентрация эфира и щелочи одинакова и равна 0,025 моль/л.
Что понимается под энергией активации? От чего она зависит? Как влияет на скорость реакции? Каким уравнением связана константа скорости реакции с энергией активации?

Контрольная работа 2
71. В коллоидном растворе серебра каждая частица имеет форму куба с длиной ребра 8∙10-6см; плотность серебра 10,5г/см^3. Вычислить: а) сколько коллоидных частиц получается при раздроблении 0,3г серебра; б) чему равна общая площадь поверхности всех частиц серебра.
1. Что называется дисперсностью? Как связаны между собой размер частиц, степень дисперсности и удельная поверхность?
2. Как влияет степень раздробленности вещества на величину свободной поверхностной энергии Гиббса?

81. Золь вещества СdS получен смешением разбавленных растворов Na2S и CdCl2 в различных нестехиометрических пропорциях. При электрофорезе частицы золя движутся к аноду.
1. Какой из компонентов присутствовал в избытке
2. Написать химические реакции образования золя
3. Привести формулу мицелл золя
4. Почему для получения золя методом химической конденсации необходимо использование разбавленных растворов и нестехиометрической пропорции компонентов?

91. Золь иодида серебра получен в результате добавления к 20мл раствора KI с концентрацией 0,01 моль/л 28мл раствора AgNO3 с концентрацией 0,005 моль/л. При добавлении к полученному золю 15мл раствора KNO3 с концентрацией 1моль/л наступила быстрая коагуляция.
Написать мицеллу полученного золя. Рассчитать порог коагуляции и показать во сколько раз изменится порог коагуляции при добавлению к данному золю электролита, содержащего 2-х зарядный противоион, если выполняется закон 6-ой степени (предложить соответствующий электролит).
1. Чем обусловлена агрегативная устойчивость лиофобных золей?
2. К какому электроду пойдут частицы данного золя при электрофорезе?

101. Вычислить ζ-потенциал частиц золя Fe(OH)3, если электрофорез происходил при градиенте потенциала 600 В/м, перемещение границы золя к катоду за 15 минут составило 18мм. Для водных растворов вязкость среды – 1∙10-3 Па∙с, диэлектрическая проницаемость 81*8.85*10-12 Ф/м .
1. Какое явление называют электрофорезом?
2. Напишите формулу мицеллы положительно заряженного золя Fe(OH)3 и укажите, какая часть мицеллы будет двигаться к катоду, какая – к аноду?

111. Гемоглобин находится в изоэлектрическом состоянии при pH=6.68. К какому полюсу движется молекула гемоглобина при электрофорезе в ацетатном буфере из 50мл 0,1М CH3COOH и 250мл 0,1М CH3COONa? . Чем обусловлен знак заряда молекулы в данном буфере?
1. Чем обусловлена гибкость макромолекул? Как влияет pH раствора на форму молекул полиамфолита?
2. Почему в ИЭТ наблюдаются минимальные вязкость растворов и степень набухания ВМС?

121. Определить вязкость жидкости, которая вытекает из капилляра радиуса 0,4*10-3м и длиной 1,3*10-2м . Скорость течения 15*10-8 м^3/c под давлением Р=300Па
1. Чем отличаются ньютоновские и неньютоновские жидкости? Приведите примеры.
2. Чем объяснить уменьшение вязкости жидкостей при повышении температуры?

Вариант 02

Контрольная работа 1
2. Определить тепловой эффект реакции превращения лимонной кислоты в яблочную при температуре 298К:
2CH6H8O7(тв)+H2O(ж)=3C4H6O5(тв)
если стандартные теплоты сгорания лимонной и яблочной кислоты равны соответственно -1987,4кДж/моль и -1339,3 кДж/моль. Дайте определение теплоты сгорания. Кратко сформулируйте закон термохимии, который вы использовали для решения задачи.

12. Рассчитайте изотоническую концентрацию (в %масс.) в физиологическом растворе хлорида натрия, если известно, что осмотическое давление крови человека составляет 7,7∙10^5Па (7,6 атм) при 310К. Изотонический коэффициент Вант-Гоффа для хлорида натрия i=1.86.
Какие растворы называют изотоническим? Какую роль играет осмотическое давление при действии многих лекарств на организм человека?

22. По диаграмме плавкости системы фенилсалицилат (А) – фенол (В), которая построена в координатах температура-состав в массовых процентах, определить: 1. Почему изучение 2-х компонентных систем, как правило, проводят при постоянном давлении? Как в этом случае записывается правило фаз Гиббса?
2. Что представляет собой системы, состоящая из 40% фенола и 60% фенилсалицилата при 55C. Какими степенями свободы она обладает?
3. Что произойдет с системой состава, указанного в пункте 2, если ее резко охладить до 25С? Какими степенями свободы она будет обладать?
4. Каков фазовый состав системы, указанной в пункте 2, при 250С? Как в этом случае соотносятся массы равновесных фаз?
5. Какой компонент и при какой температуре начнет кристаллизоваться из раствора, содержащего 70% фенола и 30% фенилсалицилата?
6. Какой состав должна иметь система при 200C, чтобы ее можно было использовать как жидкую (однородную) лекарственную форму?

32. Жидкое органическое вещество, практически не растворимое в воде, перегонялось с водяным паром под нормальным атмосферным давлением (1,01∙10^5Па) при 98,4С. Содержание органической жидкости в конденсате 23,1масс.%. Определить молярную массу вещества и давление его паров при указанной температуре, если давление насыщенного пара воды в этих условиях равно 9,6∙104Па. Объяснить принципы перегонки с водяным паром.

42. Молярная электрическая проводимость водного раствора диэтиламмония при 25C и концентрации 3,125∙10-2 моль/л равна 3,97 См∙м^2/кмоль. Рассчитать степень и константу диссоциации диэтиламмония и pH этого раствора.
Какие факторы и как влияют на молярную электрическую проводимость?

52. Э.д.с. элемента, составленного из водородного и каломельного электродов с 0,1 моль/л раствором KCl, равна 0,500В при температуре 25С. Определить pH раствора. Как влияет концентрации KCl на величину электродного потенциала каломельного электрода? Изобразить данный элемент в условной системе обозначений, указать положительный и отрицательный электроды с пояснением, привести электродные реакции и суммарную реакцию в элементе.

62. Раствор тростникового сахара в присутствии 0,5н молочной кислоты гидролизуется водой по уравнению...
Раствор тростникового сахара вращает плоскость поляризации света вправо, а продукты реакции в сумме влево. При 298К измерение угла вращения 20%-ного раствора тростникового сахара во времени было следующее...
Вычислить константу скорости этой реакции (реакции I порядка) и определить, сколько времени потребуется, чтобы гидролизу подверглось 90% сахара. Указать молекулярность данной реакции. Почему в данном случае молекулярность и порядок не совпадают? Какие причины несовпадения порядка и молекулярности? Почему гидролиз сахара проводят в присутствии молочной кислоты?

Контрольная работа 1
72. Определить графически константы Гпр и К в уравнении Ленгмюра и рассчитать площадь, приходящуюся на одну молекулу в насыщенном адсорбционном слое, если известно, что при адсорбции анилина на поверхности его водного раствора получены следующие данные:...
1. К каким группам веществ (ПИВ или ПАВ) относится анилин?
2. Какой вид имеет изотерма адсорбции по Ленгмюру и как можно рассчитать размеры молекул по данным адсорбции?

82. Золь вещества HgI2 получен смешением разбавленных растворов Hg(NO3)2 и KI в различных нестехиометрических пропорциях. При электрофорезе частицы золя движутся к катоду.
1. Какой из компонентов присутствовал в избытке
2. Написать химические реакции образования золя
3. Привести формулу мицелл золя
4. Почему для получения золя методом химической конденсации необходимо использование разбавленных растворов и нестехиометрической пропорции компонентов?

92. Золь NiS получен при смешении растворов Na2S и NiSO4 в избытке Na2S. Напишите формулу мицеллы и выберите из предложенных электролитов те, при добавлении которых соблюдается Шульце-Гарди: NaNO3, Ca(NO3)2, Na2SO4, NiSO4, Al(NO3)3, Na3PO4.
1. Какой фактор агрегативной устойчивости нарушается при добавлении электролита к гидрофобному золю?
2. Что такое нейтрализационная коагуляция? Какой из предложенных электролитов вызовет нейтрализационную коагуляцию данного золя?

102. В каком направлении и с какой скоростью (v, см/час) будут передвигаться частицы золя AgI, стабилизированные избытком I-, если абсолютное значение электрофоретической подвижности Uэф= 1,8∙10-8 м2/(с∙В), при проведении эксперимента внешнее напряжение 140В, расстояние между электродами 20см.
1. Написать мицеллу данного золя и указать знак заряда коллоидной частицы.
2. Что называют электрофоретической подвижностью, от чего она зависит?

112. При получении устойчивой эмульсии к 3,5 мл раствора жирорастворимого эмульгатора в бензоле добавлено к 20мл воды. Определить тип полученной эмульсии и рассчитать ее концентрацию
1. Нарисовать полученную эмульсию с изображением расположения эмульгатора ПАВ.
2. Какие способы определения типа эмульсии Вам известны?

122. Определить, какая из жидкостей относится к структурированным неньютоновским системам, используя следующие данные...
1. Начертите реологические кривые в координатах вязкость – давление для нормально вязкой и структурированной систем.
2. Укажите участок структурной вязкости. В чем причина возникновения структурной вязкости.

Вариант 04

Контрольная работа 1
4. Мышьяковистый ангидрид можно получать по реакции:
2As2S3(тв)+9O2(г)=2As2О3(тв)+6SO2(г)
Используя уравнение Гиббса-Гельмгольца, рассчитать изменение свободной энергии Гиббса в результате реакции при стандартных условиях.
Используя полученное значение изменения свободной энергии Гиббса, сделайте вывод о направлении протекания процесса. Как по величине G определить константу химического равновесия?

14. Температура замерзания чистого бензола 278,5К, а температуре замерзания раствора, содержащего 0,2242г камфоры в 30,55г бензола, 278,252К. Определить молярную массу камфоры. Kf бензола равна 5,16 K∙кг/моль.
Определить понижение температуры замерзания такого же раствора камфоры в растворителе с Kf=9,80 К∙кг/моль. Как объяснить разницу в Т для одного и того же растворенного вещества в различных растворителях?

24. По диаграмме состояния ограниченно-смешивающихся жидкостей вода(А)-анилин(B), определить:
1. К какому типу относится данная система?
2. Что представляет собой система состава 20% анилин и 80% воды при 160С, какими степенями свободы она обладает?
3. При какой температуре система указанного в пункте 2 состава расслоится? Какой состав анилинового слоя будет при температуре расслоения?
4. Применяя правило рычага, показать, что произойдет в системе заданной на диаграмме точкой а, при изотермическом изменении ее состава до 50% анилина (точка b)?
5. Определить массы анилинового и водного слоев в системе, заданной точкой а, если общая масса составляет 700г.
6. показать на диаграмме, как изменится растворимость воды в анилине при нагревании от 100 до 120C.

34. Сероуглерод и вода практически не растворимы друг в друге. Определить: а) общее давление над смесью указанных жидкостей при 40С, если давление пара сероуглерода при этой температуре 8,2∙104Па; б) отношение числа молей сероуглерода к числу молей воды в парах при заданной температуре. Давление паров воды 7,4∙103Па.
Как определить давление насыщенного пара над смесью взаимно нерастворимых жидкостей, если известны давления паров каждого из компонентов в чистом виде?

44. Молярная электрическая проводимость уксусной кислоты при 25C и концентрации 1,56∙10-2моль/л равна 1,29 См∙м2/кмоль, а пи концентрации 3,906∙10-3 моль/л соответственно 2,54 См∙м2/кмоль. Найти константу, степень диссоциации и pH уксусной кислоты при каждой концентрации.
Как изменение концентрации влияет на константу и степень диссоциации слабого электролита?

54. ЭДС элемента, составленного из хингидронного и насыщенного каломельного электродов, при 25C равна 0,260В. Вычислить pH раствора.
Перечислить известные Вам гальванические элементы, при помощи которых можно определить pH растворов. Разобрать принцип их действия и механизм токообразующего процесса.

64. Константа скорости реакции разложения фосгена на оксид углерода и хлор при T1=656K равна 8,83∙10-5с-1. Энергия активации этой реакции равна 210∙10^3 Дж/моль. Рассчитать, в течение какого времени разложится половина взятого фосгена, если температуре будет равна 673К. Реакция разложения фосгена идет по уравнению реакции I порядка.
В чем заключается метод определения порядка химической реакции по периоду полупревращения? Как влияет температура на скорость реакции?

Контрольная работа 2
74. Определить графически поверхностную активность изопентанола на границе водный раствор-воздух при 298К, пользуясь следующими данными:...
1. Что называется поверхностной активностью? Какие вещества являются поверхностно-активными? Примеры.
2. Как выглядят изотермы адсорбции на границе водный раствор – газ для гомологического ряда ПАВ?

84. Золь вещества Ag2S получен смешением разбавленных растворов AgNO3 и Na2S в различных нестехиометрических пропорциях. При электрофорезе частицы золя движутся к аноду.
1. Какой из компонентов присутствовал в избытке
2. Написать химические реакции образования золя
3. Привести формулу мицелл золя
4. Почему для получения золя методом химической конденсации необходимо использование разбавленных растворов и нестехиометрической пропорции компонентов?

94. При смешивании 10мл раствора K4[Fe(CN)6] концентрации 0,1% (масс. доли), 2 мл раствора (Cu(NO3)2) концентрации 0,1% (масс.доли) и 2мл раствора Cu(NO3)2 концентрации 1% (масс. доли) образуется золь ферроцианата меди. Написать формулу мицеллы золя, определить знак заряда частиц. Плотности растворов принять равными единице.
Выберите из предложенных электролитов те, при добавлении которых соблюдается правило Шульце-Гарди: NaNO3, Ca(NO3)2, Na2SO4, NiSO4, Al(NO3)3, Na3PO4.
1. Как формулируется правило Шульце-Гарди по отношению к данному золю?
2. Привести графики зависимости электрокинетического потенциала золя от концентрации электролита, содержащего ионы-коагулянты различной величины заряда и показать различие в порогах коагуляции.

104. Вычислить путь, пройденный частицами коллоидной платины в водной среде за 30 минут, если ζ-потенциал частиц равен 60мВ, внешнее напряжение 120В, расстояние между электродами 30см. Вязкость среды 1∙10-3Па∙с, диэлектрическая проницаемость 81*8,85*10-22 Ф/м
1. Как влияет структура ДЭС на величину ζ-потенциала?
2. В чем причина электрокинетических явлений?

114. Суспензия металлического серебра стабилизирована за счет образования адсорбционно-сольватных слоев белка. Рассчитать, какое количество белка (мг) требуется для создания защитного монослоя в 200мл 1%(масс) суспензии (р=10,5г/см^3 ) с размером сферических частиц 5∙10-6м, если известно, что в адсорбционном слое молекула стабилизатора занимает площадь 50нм^2, а молярная масса его 65000 (плотность суспензии принять за единицу)
1. В чем сущность защитного действия ВМС?
2. Какая величина характеризует защитное действие ВМС и от чего она зависит?

124. Определить, какая из жидкостей является неньютоновской, используя следующие данные:...
1. Начертите реологические кривые в координатах скорость течения – давление и вязкость – давление для нормальновязкой и структурированной жидкости. Укажите участок структурной вязкости.
2. Как установить, что жидкость является ньютоновской.

Вариант 05

Контрольная работа 1
5. Для определения содержания формальдегида используют реакцию:
CH2O(г)+I2(тв)+H2O(ж)=HCOOH(ж)+2HI(г)
Рассчитать тепловой эффект этой реакции при стандартных условиях и при температуре 90С.
Объясните, что такое теплоемкость и от каких факторов она зависит. Анализом уравнения Кирхгофа покажите, как теплоемкости участников реакции влияют на изменение теплового эффекта с изменением температуры.

15. Раствор, содержащий 0,001 моля хлорида цинка в 1 кг воды, замерзает на 0,0055 ниже, чем чистая вода, а раствор, содержащий 0,0819 моля в 1 кг воды, замерзает на 0,385 ниже, чем чистая вода.
Вычислить изотонический коэффициент i для обоих растворов и объяснить, почему он различен? Kf=1.86 K∙кг/моль
Как выбирают растворитель для более точного определения молярной массы растворенного вещества криоскопическим методом?

25. По диаграмме плавкости системы камфора (А) – резорцин (В), которая построена в координатах температура-состав в массовых процентах, определить:
1. Какого состава данная система может применяться при 200С как жидкая (однородная) лекарственная форма?
2. Что представляет собой система, имеющая состав 60% резорцина и 40% камфоры при 120С. Какими степенями свободы она обладает?
3. Какой компонент и при какой температуре начнет кристаллизоваться из системы, указанной в пункте 2?
4. Какие изменения будут наблюдаться в системе, указанного в пункте 2 состава, при охлаждении до 15C?
5. Фазы какого состава сосуществуют в системе, состоящей из 60% резорцина и 40% камфоры, при 40С, какими степенями свободы она обладает?
6. Каково соотношение масс равновесных фаз системы, описываемой в пункте 5?

35. Сколько фенола экстрагируется из 1л 0,2М водного раствора 300мл пентанола при 25С? Насколько полнее пройдет экстракция, если ее провести, разделив пентанол на три порции по 100мл? Коэффициент распределения взять из таблицы.
Каким закономерностям подчиняется распределение третьего вещества между двумя несмешивающимися растворителями?

45. При кондуктометрическом титровании 50 мл раствора бензойной кислоты раствором NaOH с концентрацией 0,1 моль/л получены следующие результаты:
где VT – объем щелочи (0.1моль/л), пошедший на кондуктометрическое титровании. æ – удельная электрическая проводимость раствора
Построить кондуктограмму, найти эквивалентную точку, рассчитать концентрацию раствора бензойной кислоты. Объяснить ход кондуктограммы.

55. Определить эдс элемента, составленного из хингидронного электрода, погруженного в ацетатный буферный раствор при соотношении концентрации кислоты и соли Cкисл/Ссоль=1/4, и насыщенного хлорсеребряного электрода. Константа диссоциации уксусной кислоты KC=1.76∙10-5. Температура 25С.
Привести рисунок и условную запись данного элемента, процессы, протекающие на электродах и суммарную реакцию в элементе.

65. В некоторой реакции при изменении начальной концентрации от 0,513 до 1,007 моль/л период полупревращения уменьшается от 51 до 26с. Вычислите порядок этой реакции и константу скорости.
Какой метод определения порядка реакции Вы использовали? Приведите другие метод определения порядка реакции.

Контрольная работа 2
75. Величина адсорбции красителя (ПАВ) из раствора может быть использована для оценки удельной поверхности порошков. При введении различного количества активного угля в 100мл водного раствора метиленового голубого концентрация красителя изменяется от начально 1∙10-4 моль/л до конечной равновесной согласно приведенной ниже таблице. Считая, что адсорбция описывается уравнением Ленгмюра, рассчитать Sуд угля. Площадь, занимаемую молекулой красителя на поверхности, принять равной 0,65нм^2.
1. Как влияет на адсорбцию природа адсорбента, адсорбата и растворителя?
2. Для какого типа адсорбции применимо уравнение Ленгмюра?

85. Золь вещества BaF2 получен смешением разбавленных растворов NaF и BaCl2 в различных нестехиометрических пропорциях. При электрофорезе частицы золя движутся к катоду.
1. Какой из компонентов присутствовал в избытке
2. Написать химические реакции образования золя
3. Привести формулу мицелл золя
4. Почему для получения золя методом химической конденсации необходимо использование разбавленных растворов и нестехиометрической пропорции компонентов?

95. Явная коагуляция положительно заряженного золя AgI наступает при добавлении к 10мл золя одного из растворов: 5мл 2моль/л KNO3; 0,6мл 0,2 моль/л K2CrO4; 8,5мл 0,002 моль/л K3PO4. Вычислить пороги коагуляции и определить, какой из электролитов имеет наибольшую коагулирующую способность. Написать формулу мицеллы исходного золя и изменение структуры мицеллы при коагуляции.
1. Что называют порогом коагуляции? Какое правило отражает полученную зависимость порогов коагуляции использованных в задаче электролитов?
2. Какой из потенциалов мицеллы определяет агрегативную устойчивость золя?

105. Найти ζ-потенциал частиц золя Cu2[Fe(CN)6], если при электрофорезе системы получены следующие результаты: при градиенте потенциала 800 В/м перемещение частиц к катоду за 5 минут составило 7мм. Вязкость среды 1∙10-3Па∙с, диэлектрическая проницаемость 81*8.85*10-12 Ф/м
1. Написать формулу мицеллы данного золя и показать положение плоскости скольжения?
2. Как разведение системы растворителем повлияет на величину ζ-потенциала?

115. Определить изоэлектрическую точку полиамфолита и построить соответствующий график по следующим данным о набухании образца при различных pH (время наблюдения одинаковое, соответствующее постоянному значению степени набухания α).
1. Что такое изоэлектрическая точка полиэлектролитов и какие методы ее определения известны?
2. Как влияет изменение конформации макромолекул на способность ВМС к набуханию?

125. Вычислить молярную массу полимера по данным вискозиметрии, если характеристическая вязкость его водного раствора 1,10 . Константы обобщенного уравнения Штаудингера: К=5,6*10-4, а=0,67
1. Что называют характеристической вязкостью? От чего она зависит?
2. Как определить характеристическую вязкость?

Вариант 06

Контрольная работа 1
6. Гексаметилентетрамин (уротропин) получают по реакции
6CH₂O(г)+4NH₃(г)=(CH₂)₆N₄(тв)+6H₂O(ж)
Рассчитать изменение свободной энергии Гиббса в результате реакции при стандартных условиях.
Анализом уравнения изотермы покажите, как определить направление процесса: а) в стандартных условиях, б) при произвольных парциальных давлениях участников реакции.

16. Раствор, содержащий 1,632∙10^-3 кг трихлоруксусной кислоты в 0,1кг бензола, кристаллизуется при температуре на 0,350⁰ ниже, чем чистый бензол. Определить, происходит ли диссоциация или ассоциация трихлоруксусной кислоты в бензольном растворе. K_f бензола равна 5,16K∙кг/моль.
Расположите на рисунке кривые зависимости P=f(T) над водными растворами глюкозы, хлорида натрия, хлорида железа одинаковой моляльности и дайте объяснения.

26. По диаграмме в координатах температура кипения – состав системы вода (A) – азотная кислота (B), определить:
1. При какой температуре закипит жидкость состава 40% HNO3 и 60% воды?
2. Каким компонентом будет обогащаться пар и как изменится температура кипения оставшейся жидкости?
3. Каким будет состав паровой и жидкой фаз при ректификации смеси заданного в пункте 1 состава?
4. Как называется состав, содержащий 68% B и 32% A, при 1200С, какими свойствами он обладает?
5. Фазы какого состава будут в равновесии, если смесь заданного в пункте 1 состава нагреть до 1120С?
6. Какими методами данную систему можно разделить на чистые компоненты?

36. В таблице приведены равновесные концентрации иода в воде и четыреххлористом углероде при 18⁰С

Дата выполнения: 22/05/2014

Вариант 07

Контрольная работа 1
7. Твердая глюкоза сгорает в стандартных условиях
C₆H₁₂O₆(тв)+6O₂(г)=6CO₂(г)+6H₂O(ж)
Рассчитать сколько теплоты выделится при сгорании 20 г глюкозы.
Дайте определение теплового эффекта химической реакции. Перечислите факторы, от которых зависит эта величина.

17. При растворении 0,262г хлоруксусной кислоты (CH₂ClCOOH) в 100г воды определена степень диссоциации.
Рассчитать температуру замерзания этого раствора, если K_f  воды равна 1,86K∙кг/моль.
Константы диссоциации хлоруксусной и трихлоруксусной кислоты в воде составляют 1,4∙10^-3 и 2,2∙10^-1. Как будут отличаться температуры кипения водных растворов этих кислот при одинаковой моляльной концентрации?

27. По диаграмме плавкости системы камфора (А) – тимол (В), которая построена в координатах температура-состав в массовых процентах, определить:
1. Что представляет собой система, состоящая из 20% тимола и 80% камфоры при 140⁰С и какими степенями свободы она обладает?
2. При какой температуре и какой компонент начнет кристаллизоваться при охлаждении системы с заданным в пункте 1 составом?
3. При какой температуре и из какого состава пойдет кристаллизация обоих компонентов, сколько степеней свободы у системы в таком состоянии?
4. Какие фазы и степени свободы у системы заданного в пункте 1 состава при 60⁰С?
5. Какова масса твердой фазы системы, указанной в пункте 4, если общая масса составляет 1кг?
6. Какие фазы и степени свободы у системы, заданного в пункте 1 состава, при 15⁰С?

37. В таблице приведены равновесные концентрации янтарной кислоты в воде и эфире при 15⁰С:

Дата выполнения: 27/03/2014

Вариант 08

Контрольная работа 1
8. В присутствии иода спирт может окисляться до альдегида по реакции: C2H5OH(ж)+I2(тв)=C2H4O(г)+2HI(г) Рассчитать константу химического равновесия этой реакции при температуре 351К. Что называется химическим сродством? Покажите на примере данной реакции, как увеличение температуры повлияет на равновесие реакции.

18. Давление пара воды при 313К равно 7,375∙103Па. Вычислить при данной температуре давление паров воды над раствором, содержащим 9,2г глицирина в 360г воды. Показать графически при какой температуре кипит раствор по сравнению с чистым растворителем? Каково должно быть давление пара жидкости при ее кипении?

28. По диаграмме состояния ограниченно-смешивающихся жидкостей вода(А) – никотин (B), построенной в координатах температура – состав в массовых процентах, определить:
1. Как изменяется взаимная растворимость компонентов с изменением температуры?
2. Какова растворимость воды в никотине при 100С?
3. Какие изменения будут происходить в системе состава 50% никотина и 50% воды при охлаждении ее от 220С до 120C, а затем до 50С?
4. Какие фазы и степени свободы характерны для системы при этих температурах?
5. Что произойдет в системе, если при 120C состав, указанный в пункте 3, изменится до 20% никотина и 80% воды?

38. 5 литров водного раствора иода концентрации 0,2г/л дробно экстрагировали при 18C двумя отдельными порциями по 200мл четыреххлористого углерода. Сколько иода останется в водном растворе после экстракции? Каков будет остаток, если вместо CCl4 взять сероуглерод?
Как выбирается растворитель для экстракции?

48. Рассчитать концентрацию раствора хлорида калия при условии, что его удельная электрическая проводимость равна проводимости раствора муравьиной кислоты концентрации 1,56∙10-2 моль/л. Константа диссоциации муравьиной кислоты К=1,78∙10-4. Изменение подвижности ионов K+ и Cl- с концентрацией пренебречь. Покажите графическую зависимость удельной проводимости сильного и слабого электролита от концентрации. Объясните ход зависимости.

58. При измерении ЭДС компенсационным методом отсчет по шкале реохорда при включении элемента Вестона был равен 67,9см, а для исследуемого гальванического элемента 48,4см. Вычислить ЭДС гальванического элемента. ЭДС элемента Вестона EН=1,018В. Нарисовать схему измерения ЭДС компенсационным методом. Привести условную запись элемента Вестона, реакцию, протекающую в нем. Поясните, к какому типу элементов относится элемент Вестона.

68. Для изучения разложения щавелевой кислоты в концентрированной серной кислоте при 323К приготовили раствор 0,025 моля щавелевой кислоты в 99,5% (масс) серной кислоте. Через определенные промежутки времени τ из смеси отбирали пробы и определяли объем раствора перманганата калия – V, необходимый для титрования 10мл щавелевой кислоты. Получены следующие результаты:...
Определить: а) порядок реакции; б) константу скорости реакции.
Какой метод определения порядка реакции Вы использовали? В чем его суть? Какие методы еще Вам известны?

Контрольная работа 2
78. Определить графически константы K, 1/n в уравнении Фрейндлиха для адсорбции щавелевой кислоты на активированном угле при 298К по следующим данным...
Какой вид имеет уравнении Фрейндлиха для данного случая адсорбции?
1. Какой физический смысл константы К? От каких факторов он зависит?
2. Как называется величина 1/n? В каких пределах она может изменяться?

88. Золь вещества СdS получен смешением разбавленных растворов Na2S и CdCl2 в различных нестехиометрических пропорциях. При электрофорезе частицы золя движутся к аноду.
1. Какой из компонентов присутствовал в избытке
2. Написать химические реакции образования золя
3. Привести формулу мицелл золя
4. Почему для получения золя методом химической конденсации необходимо использование разбавленных растворов и нестехиометрической пропорции компонентов?

98. 100мл отрицательно заряженного золя сульфида серебра (Ag2S) коагулирует при добавлении 12мл раствора NaNO3 с концентрацией 2 моль/л. Сколько миллилитров раствора Ca(NO3)2 с концентрацией 0,2моль/л следует добавить, чтобы наступила быстрая коагуляция (при выполнении закона 6-ой степени)? Какой из ионов данного электролита является ионом-коагулянтом?
1. Как формулируется правило Фаянса? Написать формулу мицеллы данного золя, если он был получен при сливании растворов AgNO3 и Na2S.
2. Какой из потенциалов мицеллы золя отвечает за его агрегативную устойчивость?

108. Рассчитать ζ-потенциалы частиц кварцевого стекла, если скорость передвижения этих частиц к аноду при pH 6.4 в водных растворах NaCl концентрацией 1∙10-4 и 5∙10-2 моль/л равны соответственно 3,2 и 1,1 мкм/с припостоянной напряженности электрического поля 100В/м. Вязкость среды 1∙10-3Па∙с, диэлектрическая проницаемость 81*8,85*10-22 Ф/м
1. Каким образом и почему концентрация электролита влияет на величину ζ-потенциала? Приведите график соответствующей зависимости.
2. Какие способы определения ζ-потенциала Вам известны?

118. Одинаковые образцы натурального каучука объемом 10,94 см3 поместили в различные растворители. Через 48 часов выдержки при 200C объемы этих образцов стали равными:...
Рассчитать степени набухания в соответствующих растворителях. К каким растворителям каучук лиофилен, к каким – лиофобен, почему?
1. Как влияет природа растворителя на процесс набухания?
2. В чем особенности ограниченного и неограниченного набухания?

128. При измерении вязкости растворов полистирола в толуоле с помощью капиллярного вискозиметра получены следующие данные:...
Рассчитать значения относительной, удельной, приведенной и характеристической вязкости. Определить молярную массу полистирола, используя константы обобщенного уравнения Штаудингера: К=1,28*10-4 , а=0,70
1. Для каких полимеров применимо уравнение Штаудингера в данной форме?
2. В каких пределах может изменяться константа а? От чего она зависит?

Вариант 09

Контрольная работа 1
9. Рассчитать изменение энтропии при охлаждении 50г бензола от 320К до 200К. Мольная теплота кристаллизации
Дайте определение третьего начала термодинамики. Как изменяется энтропия вещества в процессах испарения, кристаллизации, при нагревании?

19. При какой температуре будет кипеть 1% масс. раствор тростникового сахара в воде? Молярная масса сахара 342 г/моль. Кэ воды 0,512 К∙кг/моль.
Будет ли 1% масс. раствор хлорида натрия в воде кипеть при такой же температуре? Рассчитать температуру кипения этого раствора.

29. По диаграмме состояния, построенной в координатах температура – состав системы вода(А) – пропиловый спирт (B), определить:...
1. К какому типу относится данная система, какие законы применимы для таких систем?
2. При какой температуре закипит жидкость, содержащая 80% спирта и 20% воды, и какого состава образуется пар?
3. Какие фазы находятся в системе, содержащей 80% спирта и 20% воды, при 930С и какими степенями свободы обладает система при этих условиях?
4. Как называется состав, содержащий 45% спирта и 55% воды, при 87С, какими свойствами он обладает?
5. Какими методами смесь состава, указанного в пункте 4, можно разделить на спирт и воду?
6. Каким будет состав жидкой и паровой фаз при ректификации системы, состоящей из 20% спирта и 80% воды?

39. Бром экстрагируется из 2 литров водного раствора сероуглеродом при 25С. Какова будет степень извлечения (в%) если провести однократную экстракцию 150мл сероуглерода? Как изменится степень извлечения, если данное количество экстрагента разбить на отдельные порции по 50мл? Коэффициенты распределения взять из таблицы приложения.
Как повысить степень извлечения при экстракции? Что такое непрерывная экстракция?

49. При кондуктометрическом титровании 50мл раствора NaBr раствором AgNO3 с концентрацией 0,2 моль/л получены следующие результаты:...
где VT – объем азотнокислого серебра (0,2 моль/л), пошедший на кондуктометрическое титрование;
æ – удельная электрическая проводимость раствора.
Построить кондуктограмму, найти эквивалентную точку, рассчитать концентрацию раствора бромида натрия. Объяснить ход кондуктограммы.

59. ЭДС гальванического элемента, составленного из насыщенного каломельного и хингидронного электродов, при 25C равна 0,360В. Вычислить pH раствора. Изобразить данный элемент в условной системе обозначений; привести процессы, протекающие на электродах и суммарную реакцию в элементе.

69. Константа скорости разложения ацетондикарбоновой кислоты CO(CH2COOH)2=CO(CH3)2+2CO2
при 273К равна 4,1∙10-5с-1, а при 313К – 9,6∙10-5с-1. Определить энергию активации данной реакции.
Энергия активации реакции разложения фосгена равна 210∙10^3 Дж/моль. Какая из этих двух реакции при равных условиях пойдет с большей скоростью и почему?
Приведите график изменения энергии по ходу химической реакции для экзотермического процесса. Покажите на графике отрезки, соответствующие энергии активации прямой реакции и тепловому эффекту реакции.

Контрольная работа 2
79. Данные об адсорбции жирных кислот на неполярном углеродном адсорбенте из водных растворов приведены в таблице:...
Считая, что изотерма адсорбции при указанных концентрациях может быть описана по приближенной форме уравнения Ленгмюра в области низких концентраций (Г=ГпрКС) показать применимость правила Дюкло-Траубе и рассчитать коэффициент Траубе.
1. Как располагаются молекулы жирных кислот на углеродных адсорбентах при адсорбции из водных растворов?
2. Как изменится адсорбция жирных кислот из водных растворов, если в качестве адсорбента использовать силикагель?

89. Золь вещества SrF2 получен смешением разбавленных растворов NaF и SrCl2 в различных нестехиометрических пропорциях. При электрофорезе частицы золя движутся к катоду.
1. Какой из компонентов присутствовал в избытке
2. Написать химические реакции образования золя
3. Привести формулу мицелл золя
4. Почему для получения золя методом химической конденсации необходимо использование разбавленных растворов и нестехиометрической пропорции компонентов?

99. В три пробирки налито по 5мл золя CdS, полученного при взаимодействии растворов K2S и CdCl2. Коагуляция золя наступила после добавления в первую пробирку 1,06мл 0,5 моль/л KNO3, во вторую – 0,8мл 0,02моль/л K2SO4, в третью – 0,5мл 0,003моль/л K3PO4. Вычислить пороги коагуляции электролитов и определить знак заряда золя. Написать формулу мицеллы исходного золя и изменение структуры мицеллы при коагуляции.
1. Что такое коагуляция?
2. Какой из ионов добавляемого электролита вызывает коагуляцию?

109. Электрофорез золя AgI в водных растворах KNO3 происходил при градиенте потенциала 400В/м. При концентрации KNO3 10-3 моль/л перемещение границы золя к катоду за 30 минут составило 25мм, а при концентрации KNO3 10-2 моль/л за то же время – 11мм. Вязкость среды 1∙10-3Па∙с, диэлектрическая проницаемость 81*8,85*10-12 Ф/м
Вычислить ζ-потенциал частиц золя в обоих случаях.
1. Написать мицеллу золя и показать изменение в ее структуре при добавлении KNO3.
2. Как увеличение концентрации индифферентного электролита влияет на величину ζ-потенциала?

119. Опыт по влиянию температуры на набухание проводили, помещая образец сухого желатина массой 1,09г в воду при двух разных температурах. Получены следующие данные по увеличению массы образца во времени:...
Построить кинетические кривые набухания и определить тип набухания. Определить, лиофилен или лиофобен желатин по отношению к воде.
1. Как влияет температура и природа растворителя на тип набухания?
2. В каких случаях происходит ограниченное и неограниченное набухание? Приведите примеры.

129. Сравнить графически величины вязкости гидрозоля SiO2 найденные экспериментально, с рассчитанными по уравнению Эйнштейна. Определить массовую концентрацию SiO2, при которой начинается структурообразование. Коэффициент формы частиц ; плотность SiO2 и воды соответственно – 2,7 г/см^3 и 1г/см^3, вязкость воды – 1∙10-3Па∙с
1. Какие системы и при каких условиях подчиняются уравнению Эйнштейна для вязкости?
2. Как влияет на вязкость дисперсных систем форма частиц дисперсной фазы?

Вариант 10

Контрольная работа 1
10. Для количественного определения концентрации глюкозы используют ферментативную реакцию (фермент действует подобно катализатору и не расходуется):
C6H12O6(тв)=2С2Н5ОН(ж)+2СО2(г)
Рассчитать тепловой эффект этой реакции в стандартных условиях:
а) при постоянном давлении; б) при постоянном объеме.
Анализом уравнения изобары оцените качественно, возрастает или уменьшается с ростом температуры константа равновесия этой реакции.

20. Понижение температуры замерзания раствора 0,9г мочевины в 100г воды составляет 0,279.
Определить молярную массу мочевины и осмотическое давление данного раствора при 20С (плотность раствора считать равной плотности воды).
Какой метод определения молярной массы (криоскопический, эбуллиоскопический, по осмотическому давлению) является наиболее чувствительным и почему?

30. По диаграмме состояния системы коллидин (А) – вода(В) построенной в
координатах температура-состав, определить:
1. К какому типу можно отнести данную систему?
2. Какие изменения произойдут в системе состава 30% воды и 70% коллидина, если ее охладить от 100С до 60С, какими степенями свободы обладает система?
3. Показать на диаграмме составы равновесных фаз системы, указанной в пункте 2, при 100С и 60C; сделать вывод о влиянии температуры на взаимную растворимость компонентов.
4. Масса какой фазы преобладает в системе, указанного в пункте 2 состава, при 600C?
5. Что произойдет с системой, указанного в пункте 2 состава, при ее охлаждении до 200С?
6. В каком интервале составов при 200С можно использовать данную систему в однородной лекарственной формы?

40. Сколько экстракций порциями по 40мл пентанола нужно провести, чтобы извлечь иод из 3л водного раствора на 98% при 250С. Какова будет степень извлечения, если весь объем пентанола использовать на однократную экстракцию? Сформулировать закон распределения. От каких факторов зависит коэффициент распределения?

50. Сопротивление насыщенного водного раствора труднорастворимой соли AgIO3, при 25С в ячейке с постоянной KR=10м-1 равно R(AgIO3)=5380 Ом. Удельная электрическая проводимость воды, на которой приготовлен раствор, равна æ(H2O)=2,4∙10-4 См/м. Рассчитать растворимость и произведение растворимости. Почему ионы H+ и OH- в водных растворах обладают аномально высокой подвижностью?

60. При 25С насыщенный хлорсеребряный электрод соединен с водородным электродом, погруженным в раствор, водородный показатель которого равен 1,36. Вычислить э.д.с. гальванического элемента и потенциал водородного электрода. Привести условную запись данного элемента; процессы, протекающие на электродах, и суммарную реакцию в элементе.

70. Период полупревращения вещества в реакции первого порядка при 323К составляет 100мин, а при 353К – 15 мин. Рассчитать энергию активации этой реакции. Что такое период полупревращения? Как зависит период полупревращения от исходной концентрации для реакций I, II, III порядков.

Контрольная работа 2
80. Найти площадь занимаемую одной молекулой фенола в насыщенном адсорбционном слое на поверхности водного раствора, если величина предельной адсорбции составляет...

90. Золь вещества С получен смешением разбавленных растворов А и Б различных нестехиометрических пропорциях. При электрофорезе частицы золя движутся к определенному электроду.
1. Определить, какой из компонентов присутствовал в избытке.
2. Написать химические реакции образования золя.
3. Привести формулу мицелл золя.
4. Почему для получения золя методом химической конденсации необходимо использование разбавленных растворов в нестехиометрической пропорции компонентов?
MnCl2 (NH4)2S MnS направление движения частиц золя-к аноду

100. Золь Al(OH)3 стабилизирован избытком AlCl3. Какой объем (мл) 0,02 моль/л K2CrO4 следует добавить к 1л золя, чтобы вызвать его коагуляцию? Какой из ионов электролита обладает коагулирующим действием? Порог коагуляции K2CrO4 равен 0,63 ммоль/л.
1. Чем отличается строение мицеллы золя, указанного в задаче, для устойчивого и неустойчивого состояний? Составьте формулы мицеллы исходного и коагулированного золя.
2. Какой фактор устойчивости золя нарушается при добавлении к нему электролита?

110. Частицы аэросила SiO2 в водной среде при рН 6,2 имеют электрокинетический потенциал -34,7 мВ. На какое расстояние и к какому электроду сместятся частицы за 1 час, если напряжение в приборе для электрофореза 120В, расстояние между электродами 35см. (Вязкость и диэлектрическую проницаемость среды взять из задания 101)
1. Какие факторы влияют на величину потенциала?
2. Приведите примеры применения электрокинетических явлений в медицине и фармации.

120. Построить изотерму поверхностного натяжения водных растворов додецилсульфата натрия C12H25OSO3Na на границе с воздухом при 293К по приведенным ниже данным. (Поверхностное натяжение воды при данной температуре 72,75*10-3 ДжО/м^2
Объяснить ход полученной зависимости, определить величину ККМ.
1. Каким образом ориентируются молекулы ПАВ в полярных и неполярных средах? От чего зависит форма мицелл? Приведите примеры.
2. Что такое солюбилизация? Чем это явление обусловлено и его практическое значение для фармации.

130. Определить объемную и массовую концентрацию гидрозоля Al2O3, если его вязкость равна 1,15*10-3 Пас. При данной концентрации в золе отсутствуют взаимодействие между частицами. Частицы Al2O3 имеют сферическую форму, плотность- 4 г/см^3. Вязкость и плотность воды соответственно 1,0*10-3 Пас и 1 г/см^3.
1. Какие жидкости называются ньютоновскими?
2. При каких условиях растворы ВМС и золи являются ньютоновскими жидкостями?
Как влияет концентрация ВМС и золя на их реологические характеристики?