Растворы. Задачи

Содержание

Слайд 2

Задание №1. Почему величина криоскопического эффекта, как правило, больше эбуллиоскопического? Т.е.,

Задание №1. Почему величина криоскопического эффекта, как правило, больше эбуллиоскопического? Т.е.,

обычно ΔTкр>ΔTэб при xпримеси = const. Среди каких веществ следует искать такие растворители, для которых, наоборот, эбуллиоскопический эффект был бы больше криоскопического?
Слайд 3

Задание №1. Почему величина криоскопического эффекта, как правило, больше эбуллиоскопического? Т.е.,

Задание №1. Почему величина криоскопического эффекта, как правило, больше эбуллиоскопического? Т.е.,

обычно ΔTкр>ΔTэб при xпримеси = const. Среди каких веществ следует искать такие растворители, для которых, наоборот, эбуллиоскопический эффект был бы больше криоскопического?
Слайд 4

Задание №2. Известно, что сера достаточно мало (хотя и заметно) растворима

Задание №2. Известно, что сера достаточно мало (хотя и заметно) растворима

в бензоле, причем эта растворимость увеличивается с температурой. При температуре плавления бензола (+5,5 °С) насыщенным является раствор, который содержит 1 % серы по массе. Законы Рауля, Вант-Гоффа и “эбуллиоскопическая” формула достаточно хорошо выполняются для этого раствора как для идеального. Однако для такого 1 % раствора невозможно – даже качественно – наблюдать криоскопический эффект. Почему?
Слайд 5

Задание №2. Известно, что сера достаточно мало (хотя и заметно) растворима

Задание №2. Известно, что сера достаточно мало (хотя и заметно) растворима

в бензоле, причем эта растворимость увеличивается с температурой. При температуре плавления бензола (+5,5 °С) насыщенным является раствор, который содержит 1 % серы по массе. Законы Рауля, Вант-Гоффа и “эбуллиоскопическая” формула достаточно хорошо выполняются для этого раствора как для идеального. Однако для такого 1 % раствора невозможно – даже качественно – наблюдать криоскопический эффект. Почему?
Слайд 6

Задание №3. В пустой аквариум помещают 2 открытые чашки, содержащие по

Задание №3. В пустой аквариум помещают 2 открытые чашки, содержащие по

100 г жидкостей. В одной находится чистая вода, во второй – 10 % (масс.) раствор сахарозы в воде. Аквариум с чашками накрывают сверху крышкой, что предотвращает испарение жидкости в среду вне аквариума. Полученную конструкцию оставляют на длительное время при постоянной температуре и внешнем давлении. Что увидит вернувшийся к наблюдению экспериментатор?

Каковы будут концентрации растворов в каждой из чашек?
Сахарозу считать нелетучим веществом.

Слайд 7

Задание №3. В пустой аквариум помещают 2 открытые чашки, содержащие по

Задание №3. В пустой аквариум помещают 2 открытые чашки, содержащие по

100 г жидкостей. В одной находится чистая вода, во второй – 10 % (масс.) раствор сахарозы в воде. Аквариум с чашками накрывают сверху крышкой, что предотвращает испарение жидкости в среду вне аквариума. Полученную конструкцию оставляют на длительное время при постоянной температуре и внешнем давлении. Что увидит вернувшийся к наблюдению экспериментатор?

Каковы будут концентрации растворов в каждой из чашек?
Сахарозу считать нелетучим веществом.

Слайд 8

Задание №3а. В пустой аквариум помещают 2 открытые чашки, содержащие по

Задание №3а. В пустой аквариум помещают 2 открытые чашки, содержащие по

100 г жидкостей. В одной из чашек находится 10 % (по массе) раствор глицерина, во второй – водный раствор этиленгликоля с такой же массовой долей. Аквариум с чашками накрывают сверху крышкой, что предотвращает испарение жидкости в среду вне аквариума. Полученную конструкцию оставляют на длительное время при постоянной температуре и внешнем давлении. Что увидит вернувшийся к наблюдению экспериментатор?

Каковы будут концентрации растворов в каждой из чашек?
Этиленгликоль и глицерин считать нелетучими веществами.
Раствор считать идеальным.

Слайд 9

Задание №3а. В пустой аквариум помещают 2 открытые чашки, содержащие по

Задание №3а. В пустой аквариум помещают 2 открытые чашки, содержащие по

100 г жидкостей. В одной из чашек находится 10 % (по массе) раствор глицерина, во второй – водный раствор этиленгликоля с такой же массовой долей. Аквариум с чашками накрывают сверху крышкой, что предотвращает испарение жидкости в среду вне аквариума. Полученную конструкцию оставляют на длительное время при постоянной температуре и внешнем давлении. Что увидит вернувшийся к наблюдению экспериментатор? Каковы будут концентрации (мольные доли) растворов в каждой из чашек? Этиленгликоль и глицерин считать нелетучими веществами.

xэт = 3.1 мол.% > xгл = 2.1 мол.% ⇒ перенос воды в сторону этиленгликоля
Это условие равновесия по з-ну Рауля.
– количество перенесенной через газовую фазу воды в сторону эт-ля.

Слайд 10

Задание №3а. В пустой аквариум помещают 2 открытые чашки, содержащие по

Задание №3а. В пустой аквариум помещают 2 открытые чашки, содержащие по

100 г жидкостей. В одной из чашек находится 10 % (по массе) раствор глицерина, во второй – водный раствор этиленгликоля с такой же массовой долей. Аквариум с чашками накрывают сверху крышкой, что предотвращает испарение жидкости в среду вне аквариума. Полученную конструкцию оставляют на длительное время при постоянной температуре и внешнем давлении. Что увидит вернувшийся к наблюдению экспериментатор? Каковы будут концентрации (мол. %) растворов в каждой из чашек? Этиленгликоль и глицерин считать нелетучими веществами.

xэт = 3.1 мол.% > xгл = 2.1 мол.% ⇒ перенос воды в сторону этиленгликоля
Это условие равновесия по з-ну Рауля.
– количество перенесенной через газовую фазу воды в сторону эт-ля.

Решая относительно
получаем ≈ 0,926;
xглииц.= xэт ≈ 2.7 мол. %

Слайд 11

Задание №4. Мысленный эксперимент. Предложите как можно больше способов получения жидкой

Задание №4. Мысленный эксперимент.
Предложите как можно больше способов получения жидкой

воды из атмосферного воздуха (например, в условиях пустыни), пользуясь любыми реактивами и оборудованием. Однако реактивы надо вернуть в неизменном виде.
Слайд 12

Задание №5. Мысленный эксперимент. Предложите как можно больше способов опреснения морской

Задание №5. Мысленный эксперимент.
Предложите как можно больше способов опреснения морской

воды, пользуясь любыми реактивами и оборудованием. Однако реактивы надо вернуть в неизменном виде.
Варианты:
дистилляция;
обратный осмос;
вымораживание (и отбор образовавшегося льда);
ионный обмен при совместном использовании катионитов и ионитов: Na+ + H–(R– R″)n = H+ + Na–(R–R)n и Cl– + HO–(R*–R′)n = OH– + Cl–(R*–R′)n (аналогично и с SO42–); далее: H+ + OH- = H2O; + –
элетродиализ; Cl– H2O Na+
электролиз (последний подходит только формально).
Слайд 13

Задание №6. Мысленный эксперимент. Предложите как можно больше способов приготовить куриное

Задание №6. Мысленный эксперимент.
Предложите как можно больше способов приготовить куриное

яйцо вкрутую* в высокогорных условиях, пользуясь любыми реактивами и оборудованием. Однако реактивы надо вернуть в неизменном виде.
* Более корректное задание: денатурировать белок яйца
Слайд 14

Задание №7. Просмотреть видео: https://www.youtube.com/watch?v=JIMswYhNGB0 Объяснить происходящие явления более научно, чем в ролике.

Задание №7.
Просмотреть видео:
https://www.youtube.com/watch?v=JIMswYhNGB0
Объяснить происходящие явления более научно, чем в ролике.

Слайд 15

Задание №7. Просмотреть видео: https://www.youtube.com/watch?v=JIMswYhNGB0 Объяснить происходящие явления более научно, чем

Задание №7.
Просмотреть видео:
https://www.youtube.com/watch?v=JIMswYhNGB0
Объяснить происходящие явления более научно, чем в ролике.

Na2SiO3

+ CuCl2 = CuSiO3↓ + 2NaCl
Слайд 16

Задание №8. Некоторый гриб, растущий под слоем асфальта, содержит в своем

Задание №8.
Некоторый гриб, растущий под слоем асфальта, содержит в своем плодовом

теле (т.е. в том, что в быту и называется грибом) 10 г водорастворимого белка с молекулярной массой 1000 и 50 г воды (плотность раствора принять за 1,00 г/см3). Сможет ли этот гриб, насыщаясь из почвы водой, взломать асфальт, если для этого требуется развить избыточное давление 1 атм? Для простоты считать, что окружающая гриб почва является практически водной средой, которая находится при температуре +15 °С. Принять оболочку гриба очень прочной перегородкой, которая пропускает молекулы воды, но не белка.
Слайд 17

Задание №8. Некоторый гриб, растущий под слоем асфальта, содержит в своем

Задание №8.
Некоторый гриб, растущий под слоем асфальта, содержит в своем плодовом

теле (т.е. в том, что в быту и называется грибом) 10 г водорастворимого белка с молекулярной массой 1000 и 50 г воды (плотность раствора принять за 1,00 г/см3). Сможет ли этот гриб, насыщаясь из почвы водой, взломать асфальт, если для этого требуется развить избыточное давление 1 атм? Для простоты считать, что окружающая гриб почва является практически водной средой, которая находится при температуре +15 °С. Принять оболочку гриба очень прочной перегородкой, которая пропускает молекулы воды, но не белка.
Решение. Vр-ра = mр-ра/ρр-ра

P ≈ Cприм.RT ≈ {mбел/(MбелVр-ра)}RT = mбелρр-раRT/(Mбелmр-ра)
P ≈ {10⋅1⋅106/(1000⋅60)}8,314⋅(273+15) = 399072 Па ≈ 4 атм
Взломает...
Слайд 18

Задание №9. В 100 г раствора на основе фенола содержится 1

Задание №9. В 100 г раствора на основе фенола содержится 1

г серы. Этот раствор начинает кристаллизоваться (равновесие: раствор – кристаллический фенол) при температуре 40,54 °С и начинает закипать при атмосферном давлении (равновесие раствор – пар фенола) при температуре 181,55 °С. Чистый фенол при атмосферном давлении плавится при 40,80 °С и кипит при 181,40 °С. Стандартная энтальпия плавления фенола равна 11600 Дж/моль, а стандартная энтальпия кипения фенола составляет 47300 Дж/моль. На основании этих данных рассчитать среднее число атомов, входящих в молекулы серы (фенольный раствор) при температурах первичной кристаллизации и кипения указанного раствора.
Слайд 19

Задание №9. В 100 г раствора на основе фенола содержится 1

Задание №9. В 100 г раствора на основе фенола содержится 1

г серы. Этот раствор начинает кристаллизоваться (равновесие: раствор – кристаллический фенол) при температуре 40,54 °С и начинает закипать при атмосферном давлении (равновесие раствор – пар фенола) при температуре 181,55 °С. Чистый фенол при атмосферном давлении плавится при 40,80 °С и кипит при 181,40 °С. Стандартная энтальпия плавления фенола равна 11600 Дж/моль, а стандартная энтальпия кипения фенола составляет 47300 Дж/моль. На основании этих данных рассчитать среднее число атомов, входящих в молекулы серы (фенольный раствор) при температурах первичной кристаллизации и кипения указанного раствора.

MSx = 258,065 г/моль
x = 8,044 – это по криоскопии.
По аналогичной формуле для эбулиоскопии получаем x = 7,017.
Среднее x ≈ 7,5.

Слайд 20

Задание №10. Определите температуру первичной кристаллизации (с образованием кристаллов бензола) раствора,

Задание №10. Определите температуру первичной кристаллизации (с образованием кристаллов бензола) раствора,

содержащего 1,24 г белого фосфора P4 в 89 мл жидкого бензола. Плотность C6H6 (ж) равна 0,876 г/см3. Стандартные энтальпии плавления: 9950 и 2510 Дж/моль для бензола и фосфора соответственно. Температуры плавления составляют +5,5 °С и +44,2 °С для бензола и фосфора соответственно.
Дополнительное задание*. При какой минимальной температуре может существовать жидкий раствор белого фосфора в бензоле? Какой состав ему отвечает?
Все растворы считать идеальными.
Слайд 21

Задание №10. Определите температуру первичной кристаллизации (с образованием кристаллов бензола) раствора,

Задание №10. Определите температуру первичной кристаллизации (с образованием кристаллов бензола) раствора,

содержащего 1,24 г белого фосфора P4 в 89 мл жидкого бензола. Плотность C6H6 (ж) равна 0,876 г/см3. Стандартные энтальпии плавления: 9950 и 2510 Дж/моль для бензола и фосфора соответственно. Температуры плавления составляют +5,5 °С и +44,2 °С для бензола и фосфора соответственно.
Дополнительное задание*. При какой минимальной температуре может существовать жидкий раствор белого фосфора в бензоле? Какой состав ему отвечает? Все растворы считать идеальными.
Слайд 22

Задание №11. Расположить 1 % (мол.) растворы следующих веществ в ряд

Задание №11. Расположить 1 % (мол.) растворы следующих веществ в ряд

по понижению температуры первичной кристаллизации.
Вещества: C2H5OH, KCN, KCl, HCOOH, BaCl2.
Ответ обосновать.
Слайд 23

Задание №11. Расположить 1 % (мол.) растворы следующих веществ в ряд

Задание №11. Расположить 1 % (мол.) растворы следующих веществ в ряд

по понижению температуры первичной кристаллизации.
Вещества: C2H5OH, KCN, KCl, HCOOH, BaCl2.
Ответ обосновать.
KCN —> K+ + CN– Вроде бы два иона из одной частицы. Но далее CN – + HOH ⮀ HCN + OH – Итого 3 иона при полном гидролизе. Но у нас равновесие. Поэтому количество ионов будет между 2 и 3 на 1 исходную формульную единицу KCN. А у KCl гидролиза почти нет. Там 2 частицы. Итог: р-р KCN нужно расположить между KCl и BaCl2.
Слайд 24

Задание №12. Распределите следующие растворы 0,01 М водные растворы в ряд

Задание №12. Распределите следующие растворы 0,01 М водные растворы в ряд

по возрастанию pH:
K2S, K2SO3, K2SO4, KHSO4, H2SO4. Записать необходимые уравнения диссоциации и гидролиза.
Оцените, будет ли окрашивать 0,01 M раствор KCN добавленный к нему в качестве индикатора фенолфталеин, из этот индикатор становится малиновым при pH > 9. Константа диссоциации HCN по составляет 8⋅10‑10.
Слайд 25

Задание №13 Произведение растворимости хлорида серебра (+1) составляет при 18 ºС

Задание №13
Произведение растворимости хлорида серебра (+1) составляет при 18 ºС величину

1,1⋅10‑10. При этой же температуре произведение растворимости хромата серебра (+1) – Ag2CrO4 – составляет 1,6⋅10‑12. Для каждой из солей готовят насыщенный водный раствор при комнатной температуре.
В каком из растворов концентрация ионов серебра больше? Во сколько раз?
Слайд 26

Задание №14 При 25 ºС произведение растворимости гидроксида Cd(OH)2 составляет величину

Задание №14
При 25 ºС произведение растворимости гидроксида Cd(OH)2 составляет величину 2,1⋅10‑14.


Рассчитайте величину pH насыщенного водного раствора гидроксида кадмия в предположении полной ионизации растворенной части этого вещества по основному типу. Какая масса гидроксида кадмия выпадет в осадок при охлаждении 1 л насыщенного раствора от 100 ºС до 25 ºС, если известно, что при 100 ºС ПР = 6⋅10‑10?
Плотности растворов принять за 1 г/см3. Считать, что гидроксид кадмия в водной среде проявляет только основные свойства.
Слайд 27

Задание №15 Приготовили водный раствор соляной кислоты с концентрацией последней 1⋅10–7.

Задание №15
Приготовили водный раствор соляной кислоты с концентрацией последней 1⋅10–7.


Рассчитайте pH данного раствора. Проконтролируйте себя на предмет возможной абсурдности ответа (и удержитесь от такого ответа).
Слайд 28

Задание №16* При температурах, близких к комнатной, произведение растворимости хлорида серебра

Задание №16*
При температурах, близких к комнатной, произведение растворимости хлорида серебра

(+1) составляет величину 1,1⋅10‑10, а карбоната серебра – 6,15⋅10‑12. Какой из осадков будет обнаружен после добавления капли конц. раствора нитрата серебра к 1 л раствора, содержащего смесь хлорида и карбоната натрия и являющегося 0,1 М как по Na2CO3, так и по NaCl? Считать, что в ходе образования осадка концентрации хлорида и карбоната натрия в водном растворе практически не изменяются. Возможными кинетическими затруднениями, а также комплексобразованием пренебречь.