Физ-коллоидная химия

В начало

ФИЗ-КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ

Таблица 1 - Варианты контрольных заданий

Варианты	Номера задач
00,50	1	21	41	65	91	112	116	125	140	185
01,51	2	22	42	66	92	113	117	126	141	176
02,52	3	23	43	67	93	114	118	127	142	177
03,53	4	24	44	68	94	115	119	128	143	178
04,54	5	25	45	69	95	106	120	129	144	179
05,55	6	26	46	70	96	107	121	130	145	165
06,56	7	27	47	71	97	107	122	131	146	166
07,57	8	28	48	72	98	108	123	132	147	167
08,58	9	29	49	73	99	109	124	133	148	168
09,59	10	30	50	74	100	111	125	134	149	169
10,60	11	31	51	75	101	112	126	135	150	170
11,61	12	32	52	76	102	113	127	136	151	171
12,62	13	33	53	77	103	114	128	137	152	172
13,63	14	34	54	78	104	115	126	138	153	173
14,64	15	35	41	79	105	106	127	139	154	174
15,65	16	36	42	80	91	107	128	140	155	175
16,66	17	37	43	61	92	108	129	141	156	176
17,67	18	38	44	62	93	109	130	142	157	177
Окончаниетаблицы № 1
Варианты	Номера задач
18,68	19	39	45	63	94	111	131	143	158	178
19,69	20	40	46	64	95	112	132	144	159	179
20,70	1	21	47	65	96	113	133	145	160	180
21,71	2	22	48	66	97	114	134	146	151	181
22,72	3	23	49	67	98	115	135	147	152	182
23,73	4	24	50	68	99	106	136	148	163	183
24,74	5	25	51	69	100	106	137	149	164	184
25,75	6	26	52	70	101	107	138	150	165	185
26,76	7	27	53	61	102	106	116	139	141	160
27,77	8	28	54	62	103	107	117	140	142	161
28,78	9	29	41	63	104	108	118	141	152	162
29,79	10	21	42	64	105	109	119	142	154	163
30,80	11	22	43	65	91	110	120	143	154	164
31,81	12	23	44	66	92	111	121	144	155	165
32,82	13	24	45	67	93	112	122	145	156	166
33,83	14	25	46	68	94	113	123	146	157	167
34,84	15	26	47	69	95	114	124	147	158	168
35,85	16	27	48	70	96	115	125	148	159	169
36,86	17	28	49	71	97	106	126	132	160	170
37,87	18	29	50	72	98	107	127	133	149	171
38,88	19	30	41	73	99	108	128	134	150	172
39,89	20	31	42	74	100	109	129	130	151	173
40,90	1	21	43	75	101	110	152	131	125	174
41,91	2	40	44	76	102	112	153	154	126	175
42,92	3	39	45	77	103	111	132	155	127	176
43,93	4	38	46	78	104	113	133	156	128	177
44,94	5	37	47	79	95	114	134	157	129	178
45,95	6	36	48	80	96	115	135	158	130	180
46,96	7	35	49	61	97	106	136	159	124	181
47,97	8	34	50	62	98	107	137	160	123	182
48,98	9	33	51	63	99	108	138	161	125	183
49,99	10	32	52	64	100	111	139	163	126	184

1. Агрегатное состояние вещества

 

1–10. Кратко укажите, в чем различие и сходство между газообразным, жидким и твердым состоянием? Какие из собственных характеристик вещества определяют его агрегатное состояние при обычных условиях? Почему некоторые вещества не имеют всех трех агрегатных состояний? Приведите примеры. Используя для расчетов уравнение Менделеева-Клапейрона и закон Авогадро, проставьте в таблице недостающие данные в соответствии со своим вариантом (в двух рядах таблицы).

 

№задачи	Формула газа	Давление,атм	Давление, Па	Число молей	Объем, л	Масса, кг	Число молекул	Т0 К	t0
1,2	CO2				20	0,040		273
1,2,3	H2		105	0,5					0
3,4	N2				10		6,02∙1020		15
4,5	CH4				30	0,5		400
5,6	O2			2,5	100			350
6,7	Ne	5				1,2			300
7,8	Cl2		104			0,35		500
8,9	CO	2			40				25
9,10	NO		106	0,75	2
10	N2O	1		1				290

 

11–20. Как связано произведение PV(RT) с суммарной кинетической энергией молекул 1 моля газа? Какой физический смысл вкладывает молекулярно-кинетическая теория в понятие «температура» и «абсолютный нуль» (-273⁰С)? Используя выводы молекулярно-кинетической теории, рассчитайте недостающие в таблице данные (в соответствии со своим вариантом).

 

 

№ задачи	Формула вещества	Молек. масса, кг	Т0 К	t0 C	Скорость движ. молекул, м/ с
11	CO2			40
12	H2		298		609,47
13	N2			20
14	CH4				500,1
15		0,032		30
16	Ne		300
17	Cl2			100
18	CO				1000
19	NO		450
20	N2O			-20

 

2.       Химическая термодинамика и термохимия

 

21–30. Сформулируйте закон Гесса. В каких условиях теплота реакции может быть заменена изменением энтальпии процесса? Найдите энтальпию реакции по величинам энтальпий образования исходных веществ и конечных продуктов (в соответствии со своим вариантом).

 

№ задачи	Процесс
21	2С2Н2+5О2=4СО2+2Н2О
22	СН4 + 2О2=СО2+2Н2О
23	2СН3ОН+ЗО2=2СО2 +4Н2О
24	СН3СООН+2О2=2СО2+2Н2О
25	СаО + Н2О = Са(ОН)2
26	2СО + -4Н2=С2Н5ОН+Н2О
27	А12О3+3SО3=А12(SО4)3
28	4NH3+5O2 = 4NO+6H2O
29	Fe2O3+2AI=2Fe+Al203
30	Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2

 

31–40. Какая термодинамическая функция называется энтропией? Каково ее статистическое толкование? Как вычисляется изменение энтропии в равновесном изотермическом процессе? Найдите изменение энтропии в указанных ниже процессах при стандартных условиях.

 

№задачи	Процесс
31,32	N2+3H2=2NH3
33,34	H2+J2=2HJ
35,36	2NO+O2=2NO2
37,38	Н2+С12=2НС1
39,40	кипение 1 кмоля  воды Δhкип (уд.) =2,257 кДж/г

 

3.       Химическая кинетика и катализ

41–50. Что понимается под скоростью реакции? Какие факторы влияют на скорость реакции? Какая реакция называется реакцией первого порядка? Каким кинетическим уравнением она описывается? Найти количество вещества, оставшееся после протекания реакции, или время реакции по данным таблицы:

 

№ задачи	Процесс	Порядок реакции	Период полураспада	Время протек. реакции,с	Начальная концентрация (количество)	Конечная кон- центрация, (к-во)	Константа скорости
41	распад изотопа	пер-	44 с	10	1 г
	Th	вый
42	CH3NH2=HCN+2H2	»		15	0,001		5,0∙10-8
					моль/л		(Т=913К)
43	N2O5=N2O4+l/202	»		10	0,1 г		7,9·10-7
							(Т=273К)
44	распад изотопа	»	10 дн.		10 г	0,1 г
Окончание таблицы
№ задачи	Процесс	Порядок реакции	Период полураспада	Время протек. реакции,с	Начальная концентрация (количество)	Конечная кон- центрация, (к-во)	Константа скорости
45	HCOOH H2O+CO2	»		30	10-2 моль/л		3,44·10-8
46	2F2O=2F2+O2	»		10	10-4		1,04·10-4
					моль/л
47	распад изотопа	»	100 дн.		100 г	0,1г
48	СН3СООС2Н5	вто-		1560	0,16		0,007
	СН3СООН+С2Н5ОН	рой
49	распад изотопа	пер-	300 дн.		100 г	10 г
		вый
50	__	вто-			100%	90%	4·10-1
		рой

 

51–54.Как зависит скорость реакции от температуры? В чем сущность теории Аррениуса, описывающей влияние температуры на скорость реакции? Что такое энергия активации? Вычислите энергию активации процесса по данным таблицы.

 

№ задачи	Начальная температура Т10К	Конечная температура Т20К	Константа скорости при Т1	Константа скорости при Т2	Процесс
51	600	645	83,9	407	2N02=2N0+O2
52	377	447	2,5·10-4	7,0·10-3	2HJ=H2+J2
53	300	350	0.02	0,60	2F2O=2F2+O2
54	300	320	0,5·10-5	1,6·10-3	CCl3COOH=CO2+ +СHCl3

 

4.       Фотохимические реакции

55–60. Рассчитайте объем кислорода, выделяющегося при фотосинтезе, и объем поглощенного углекислого газа, если дан привес биомассы при фотосинтезе и предполагается (упрощенно), что привес биомассы обусловлен образованием глюкозы.

 

5. Химическое равновесие

61–65. Какова связь между константой равновесия и изобарным потенциалом реакции? Найдите константу равновесия реакций при стандартной температуре(298 ⁰К) по данным таблиц

 

№ задачи	Реакция	∆Н0298 Реакции кДж/ моль	∆S0298 Реакции Дж/ моль∙град.
61	N2+3H2 2NH3	-92,45	-198,45
62	2NO2 2N2O4	58,07	-176,14
63	H2CO3 H++HCO-3 p-p          p-pp-p	7,46	-99,47
64	2H2+O 2H2O (г)	438,04	-88,76
65	S+O2=SO2	-292,9	25,15

 

66–70. Для реакции, соответствующей номеру вашего шифра, выполните следующее задание:

1)            Сформулируйте принцип Ле-Шателье.

2)     Определите, как влияют изменения давления на положение равновесия реакции.

3)            Составьте выражение для константы равновесия и вычислите ее значение. Равновесные концентрации реагирующих веществ (с, моль/л) приведены под соответствующими химическими формулами в уравнении реакции.

 

 

№ задачи	С, моль/л	Реакция
66	с	N2 +3H2 2NH3 3                  9                     4
67	с	H2 +J2 2HJ 0,01     0,01             0,04
68	с	CO2+H2 CO+H2O 0,08        0,64               0,16      0,16
69	с	2SO2+O2 2SO3 0,1      0,05                 0,.9
70	с	2NO2 2NO+O2 0,06                       0,24        0,12

 

6. Растворы неэлектролитов

 

71. При 27 ⁰С осмотическое давление раствора сахара в воде 1,05 атм. Определите осмотическое давление этого раствора при 0 ⁰С (задачу решите в системе СИ).

72. При 25 ⁰С давление паров воды равно 0,0316∙10⁵ Па. Чему равно давление паров воды над раствором, содержащим 10 г мочевины в 200 г воды?

73. Сколько граммов глицерина необходимо добавить в 0,5 кг воды, чтобы раствор замерзал до - 0,5 ⁰С. Криоскопическаяпостоянная воды равна 1,86.

74. Водный раствор этилового спирта, содержащий 8,74 г спирта на 1000 г воды, замерзает при -0,354 ⁰С. Определите молекулярную массу спирта в этом растворе. Криоскопичекаяпостоянная воды равна 1,86.

75. Раствор, содержащий 1,632 г трихлоруксусной кислоты в 100 г бензола, замерзает на 0,350⁰ ниже, чем бензол. Определите, имеет ли место диссоциация или ассоциация трихлоруксусной кислоты в бензольном растворе, и в какой степени. Молекулярное понижение температуры замерзания бензола (криоскопическаяпостоянная бензола) равно 5,12.

76–80. Для приведенных ниже растворов рассчитайте осмотическое давление при 20 °С и молекулярную массу растворенного вещества (среднюю для биологических объектов), руководствуясь данными таблицы:

 

№ за- дачи	Раствор	Концентрация	Δt замерз.	Криоско- пич. конст.	Молеку- лярнаямасса
76	клеточный с сок	изотоничен с
	сок	7% раствором
		глюкозы	0,62	1,86
77	клеточный сок	изотоничен с
	сок	4% раствором сахарозы	0,76	1,86
78	сера (S8)/бензол	18 г серы на
		250 г С6Н6	0,514	?	32·8a.е.м.
79	кровь	изотонична с
		0,34 Мраство-
		ром неэлектро-
		лита	0,54	1,86
80	ацетон/уксусная кислота	0,502 гацето-
		на+100 г		?
		кислоты	0,339	?	58 а.е.м.

 

7. Растворы электролитов

81–90. Сделайте расчеты величин рН по данным в таблице концентрациям или величин концентраций вещества по данным в таблице величинам рН. Расчеты сделайте для всех столбцов таблицы, относящихся к вашему варианту. Коэффициент активности в растворах сильных электролитов = 1.

 

№ Задачи	Вещество	С моль/л	СН+	СОН-	рН	рОН
81	НС1	10-2
	NaOH				10,5
82	НС1	2,7·10-3
	NaOH				10
83	СНзСООН	5∙10-2
	КОН		10-9
84	HNO3	10-4		10-3
	NH4OH
85	NaOH	10-4
	НС1				4,89
86	СНзСООН	4,8·10-2
	КОН			10-5
87	НС1	10-4
	NaOH					4,5
88	HNO2	1,5∙10-3
	КОН		10-5
89	СН3СООН	9,5·10-2
	NaOH					12
90	NH4OH	10-3
	HCl		10-12

 

91–92. Почему буферные растворы препятствуют изменению рН раствора? Рассчитайте рН по данным таблицы (концентрации кислоты и соли одинаковы).

 

 

№ задачи	Буферная смесь	Количество кислоты, мл	Количество соли, мл
91	СНзСООН CH3COONa	4	6
92	NaH2PO4 Na2HPO4	3	7

 

93–95. Каково биологическое значение буферных смесей? Приведите примеры буферных растворов, встречающихся в живых организмах. Рассчитайте соотношение кислоты и соли (концентрации равные) в буферной смеси с величинами рН, представленными в таблице.*

 

№ задачи	Буферная смесь	рН буферной смеси
93	КН2РО4	6,81
	Na2 HPO4
94	СН3СООН	4,75
	CH3COONa
95	Н2СО3	7,3
	NaHCO3

Примечание*константы диссоциации даны в приложении

 

8.Электропроводность растворов электролитов

96. Эквивалентная электропроводность 0,00102 н. СН₃СООН равна при 25 ⁰С 4,815 См∙м²∙кг-экв^-1. Рассчитайте степень диссоциации уксусной кислоты при этой концентрации и константу диссоциации.

97. Вычислите эквивалентную электропроводность 0,05 н. СН₃СООН при 25 ⁰С, если известно, что при бесконечном разведении λ_∞ = 39,10 См∙м²∙кг-экв^-1 и К_дис = 1,8∙10^-5.

98. Определите λ_∞ для NH₄OH на основании следующих данных: λ_∞Ва(ОН)₂ = 22,88;  λ_∞ВаCl₂ = 12,03;  λ_∞NH₄Cl = 12,98 См∙м²∙ кг-экв^-1.

99 – 101. Как методом электропроводности определяют константу и степень диссоциации слабых электролитов? Вычислите степень и константу диссоциации слабого электролита по данным таблицы.

 

№ задачи	Электролит	Концентрация	Эквивалентная электропроводность см2/Ом·моль
99	CH3COOH	0,01	14,3
100	NH4OH	0,01	9,6
101	CH3COOH	0,1	4,6

9.Электрохимия

102–105. Приведите вывод связи величины рН раствора водородного электрода с ЭДС гальванического элемента каломельно-водородной цепи. Рассчитайте рН по данным таблицы.

 

№ задачи	Гальванический элемент	ЭДС	рН стан- дартного электрода
102	Pt|хг, Н+||KCl|| Hg2Cl2|Hg	0,337	-
103	Pt|хг, Н+ст||KCl|| H+x,хг|Pt	0,260	2,04
104	Hg|Hg2Cl2, KCl||KCl||H+|(H2)Pt	0,434	-
105	Pt|хг, Н+||KCl||Hg2Cl2,KCl|Hg	0,245	-

 

10.Поверхностные явления

106 – 114. Что такое адсорбция? Какие виды адсорбции наблюдаются в почвах? Рассчитайте количество уксусной кислоты, адсорбированное 100 г почвы из раствора концентрации «С» (см. таблицу), если в уравнении Фрейндлиха К=9,5; 1/п = 0,22.

 

№ задачи	С, ммоль/л
106	15,5
107	20
108	33,5
109	40
110	79
111	75
112	14
113	25
114	12,5

1. Коллоидные системы и их получение.

2. Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем.

Очистка коллоидов.

3. Оптические свойства коллоидных систем

115.  Приведите определение коллоидной химии. Какие науки и где в практике используют ее достижения? Дайте определения понятиям дисперсная система, дисперсная фаза, дисперсионная среда, степень дисперсности.

116.   Как классифицируют дисперсные системы (приведите все способы)?

117.   Дайте классификацию дисперсных систем по степени дисперсности, указав гомо- или гетерогенные системы.

118.  Что такое дисперсная система? Приведите классификацию дисперсных систем по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды.

119.  В чем сходство и в чем различие растворов высокомолекулярных соединений и лиофобных коллоидов?

120.   Дайте определение понятию коллоидный раствор. Сравните свойства истинных и коллоидных растворов.

121.   Кратко опишите основные методы получения коллоидных растворов.

122 – 125. Каковы условия получения коллоидных растворов? Укажите вещества, которые могут служить стабилизаторами для указанных в таблице коллоидных систем, полученных в результате обменных реакций.

№  задачи     Дисперсная среда		Дисперсная фаза
122	вода	AgCl
123	вода	Fe(OH)3
124	вода	H2Si03
125	бензол	NaCl

 

126.            Что такое диализ, ультрафильтрация? Опишите методы очистки коллоидных систем. Подчеркните свойства коллоидных систем, на которых основаны эти методы.

127.             Опишите, как образуются коллоидные растворы при дроблении горных пород. Как связаны эти процессы с почвообразованием?

128.             Почему осмотическое давление коллоидных растворов значительно меньше, чем истинных?

129.             Как формулируется закон Фика?

130.             В чем сущность мембранного равновесия?

 

1.   Электрические свойства коллоидных систем

131 – 140. Напишите формулы мицелл, полученных сливанием равных объемов электролитов указанной ниже концентрации. Приведите названия всех слоев мицеллы.

Укажите место возникновения потенциала.

 

№ задачи	Электролиты,	нормальность
	I	II
131	0,01 н КJ	0,001н   AgNO3
132	0,001 н KJ	0,010н   AgNO3
133	0,01 н КСl	0,001н    AgNO3
Продолжение таблицы
№ задачи	Электролиты,	нормальность
	I	II
134	0,001 н КСl	0,01н    AgNO3
135	0,03 н AgNO3	0,001н    КВг
136	0,001 н NaBr	0.01н    AgNO3
137	0,01 н LiJ	0,005н   AgNO3
138	0,05 н AgNO3	0,001н   LiJ
139	0,01 н RbBr	0,0005 н AgNO3
140	0,0004 н RbBr	0,01н      AgNO3

 

141–150. Что такое электрофорез? Как величина скорости электрофореза зависит от величины - потенциала? Вычислить величину -потенциала указанного ниже золя.

 

№ задачи	Дисперсная фаза –дисперсионная среда	Скорость перемещения частиц, см/с	Градиент внешнего поля. В/см  (Н)	Диэлектрическая проницаемость	Вязкость, пуаз
141	почва – вода	0,8∙10-4	1.2	81	0,01
142	почва – вода	1,4∙10-3	3,2	81	0,01
143	свинец – метанол	1,1∙10-4	3,1	34	6.1∙10-5
144	кварц – вода	3,0∙10-3	10	81	0,01
145	сульфид мышьяка –вода	1,73∙10-3	8	81	0,01
146	золото – вода	2,2∙10-3	1	81	0,01
147	олово – этанол	1,8∙10-2	5	25,5	0,012
148	висмут – вода	1,1∙10-3	10	81	0,01
149	хлорид серебра – вода	1∙10-2	3,2	81	0,01
150	платина – вода	2,1∙10-4	1,4	81	0,01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.       Устойчивость и коагуляция коллоидных систем

 

151–160. В чем сущность правила Шульце-Гарди?

1.    Представьте строение мицеллы для коллоидов, полученных по реакциям в таблице.

2.    Расположите нижеперечисленные электролиты в порядке увеличения их коагулирующей силы для этих коллоидов:

NaCl, Na₂SO₄, CuCl₂, A1₂(SO₄)₃, A1C1₃, K₃[Fe(CN)₆].

 

№ задачи	Процесс получения коллоида
151	FeCl3+3H2O→Fe (ОН) 3↓ + ЗНС1
	изб.
152	Na2SiO3+2HCl→H2SiO3↓+2NaCl
	изб.
153	ЗК4[Fe (CN) 6] + 4FeCl3→Fe4 [Fe (CN)6]3↓ + 12KCI
	изб.
154	2AsCl3+3H2S = As2S2↓+6HCl
	изб.
155	AgNO3 + KJ=AgJ↓+KNO3
	изб.
156	AlCl3 +3NaOH→Al(OH)3+3NaCl
	изб.
157	органический почвенный коллоид
158	минеральный почвенный коллоид
159	2C4H9COONa+CaCl2=(C4H9COO)2Ca↓+2NaCl изб.
160	FeCl3 + 3NaOH→Fe(OH)3↓+3NaCl изб.

 

6. Микрогетерогенные системы. Полуколлоиды.

7. Растворы ВМС.

8. Гели и студни

 

161–170. Что такое изоэлектрическое состояние полиэлектролита в растворе? Что такое изоэлектрическая точка белка? Определите знак заряда частицы белка в растворах с указанными в таблице значениями рН и укажете, к кому электроду будут двигаться молекула аминокислоты.

 

№ задачи	Белок	Изоэлектрическая точка белка	рН раствора
161	альбумин	4,8	7,0
162	альбумин	4,8	4,5
163	желатин	4,7	3
164	желатин	4,7	5
165	казеин	4,6	4
166	глиадин	9,8	7
167	глобулин	5,4	6
168	казеин	4,6	5
169	глобулин	5,4	4
170	глиадин	9,8	10

 

171–180.В чем сущность мембранного равновесия Доннана? Вычислите распределение электролита при мембранном равновесии по указанным ниже данным.

 

№задачи	Концентрация коллоида	Концентрация низкомолекулярного электролита
171	0,001	1
172	0,01	1
173	0,01	0,01
174	0,001	0,1
175	0,01	0,001
176	0,1	0,1
177	0,01	0.1
178	1	0,01
179	0,001	0,1
180	0,01	0,1

181.            Что такое студень и гель? Приведите классификацию гелей.

182.            Опишите особенности физико-химических свойств студней и гелей. Как протекают химические реакции в гелях?

183.            Опишите явления синерезиса с точки зрения изменений в гелях. Каково его биологическое значение?

184.            От каких факторов зависит высаливающее действие ионов? Что такое лиотропный ряд? Как производится разделение смеси белков в растворе на основе высаливания?

185. Опишите явления тиксотропии. Какие факторы влияют на тиксотропию?

 

Автор страницы: admin