Де n ціле число
Скачати 0.55 Mb.
|
|
ПЕРЕДМОВА Виконання лабораторних робіт дозволяє студенту поглибити теоретичні знання з фізичної хімії, експериментальним шляхом визначити важливі фізико – хімічні характеристики систем та процесів (теплові ефекти реакцій, константу рівноваги, коефіцієнт розподілу, адсорбцію, електрорушійні сили гальванічних елементів), вплив зовнішніх чинників (температури, концентрації реагуючих речовин) на швидкість реакції, фазові перетворення тощо. Кожен студент виконує лабораторну роботу самостійно, оформлює звіт, а потім захищає його у викладача. Звіт з лабораторної роботи повинен містити в собі: назву, мету роботи, стислі теоретичні відомості і основні розрахункові формули, опис методики виконання роботи, схему приладу, обладнання, експериментальні дані та результати їхньої обробки у вигляді таблиць та графіків, розрахунки або приклади розрахунків, висновки або пояснення одержаних результатів, порівняння їх з літературними даними. Запис результатів повинен відображати надійність даних і враховувати похибку вимірів. Кожне число в таблиці повинно вміщувати не більше і не менше значущих цифр, ніж дозволяє точність дослідних даних. Округлення середніх арифметичних значень здійснюється так, щоб остання цифра була першою сумнівною. Якщо розрахункова формула містить в собі декілька виміряних величин, точність результатів визначається в основному величиною, виміряною з найбільшою відносною похибкою. При побудові графіків необхідно додержуватись наступних правил. Графіки будують на міліметровому папері і вклеюють у лабораторний журнал. На координатних осях проставляють масштаб, позначення величини, що відкладається, та її одиниці виміру. Координати експериментальних точок на осях не позначаються. Щоб за графіком можна було легко визначити координати будь-якої точки, 1 см повинен відповідати 1, 2 або 5 одиницям (або цим значенням, помноженим на 10n , де n – ціле число). Масштаб вибирають так, щоб крива (пряма) займала майже всю площу малюнка. Для цього шкали Х та Y починають і закінчують значеннями, близькими до округлених координат крайніх експериментальних точок. Наприклад, якщо Х змінюється у межах 2,42 – 4,79, вісь абсцис обмежують ліворуч значенням 2,00, а праворуч - 5,00. Не слід починати шкалу з нульового значення, якщо це не потрібно спеціально. Експериментальні дані наносять на графік у вигляді точок, кружків, квадратів. При розкиданні точок внаслідок похибок вимірювання проводять плавну криву якомога ближче до всіх нанесених точок (рис.1). Криву проводять так, щоб точки було видно на графіку. Якщо з теорії випливає, що залежність лінійна, по точках проводять середню пряму.  а) б) Рис.1. Графіки побудовано: а) – вірно; б) – невірно ^ ВИЗНАЧЕННЯ ТЕПЛОВОГО ЕФЕКТУ РЕАКЦІЇ НЕЙТРАЛІЗАЦІЇ Мета роботи. Визначити тепловий ефект реакції нейтралізації кислоти лугом. Навчити студентів практичним навикам проведення термохімічних досліджень. Основні теоретичні положення. Хімічні реакції проходять з виділенням або поглинанням теплоти. Тепловим ефектом реакції називають зміну ентальпії системи (  ) при постійних тиску і температурі, розраховану на стехіометричні кількості реагуючих речовин.Дослідним шляхом показано, що нейтралізація 1 моль-екв будь-якої сильної кислоти сильною основою в розведених розчинах завжди супроводжується майже одним і тим же екзотермічним тепловим ефектом, що дорівнює -56,9 кДж/моль. З позиції теорії електролітичної дисоціації даний факт пояснюється тим, що в розведених розчинах реакція нейтралізації зводиться лише до утворення молекул води з йонів  та   або в йонній формі   .Якщо ж нейтралізується слабка кислота сильною основою або сильна кислота – слабкою основою, то тепловий ефект реакції буде відрізнятися від - 56,9 кДж/моль. Це пов’язано з тим, що процес нейтралізації одночасно супроводжується процесом дисоціації слабкої кислоти (основи) на йони. Тому  .При змішуванні розчинів сильної кислоти та лугу поряд з нейтралізацією йде їх взаємодія з водою, відбувається розведення розчину, яке також супроводжується виділенням (або поглинанням) теплоти. Тому тепловий ефект, який визначається при проведенні досліду (  ), є сумарною величиною .Якщо вихідна концентрація кислоти в декілька разів більша за концентрацію лугу, то величиною  можна знехтувати і прийняти, що  .Термохімічні вимірювання проводять в калориметричних установках. Найпростіший калориметр являє собою посуд з тепловою ізоляцією. Він складається із тонкостінного скляного стакану, який поміщають на дерев’яну (коркову) підставку усередині іншого стакану. Повітряний прошарок між стаканами відіграє роль ізолюючої оболонки між калориметром та оточуючим середовищем. При проведенні досліду треба визначити водяний еквівалент калориметра (W), що являє собою кількість тепла, необхідного для нагрівання калориметричної системи на один градус. До складу калориметричної системи входять усі частини калориметра, що беруть участь в теплообміні: внутрішній стакан, термометр, пробірка, а також певна кількість рідини (води, кислоти, лугу), що знаходиться в стакані. Водяний еквівалент калориметра визначають за співвідношенням  ,де  - питома теплоємкість скла (0,79 Дж/г∙К); - маса внутрішнього стакана, г; - об’ємна теплоємкість скла і ртуті (1,93 Дж/см3∙К); - об’єм ртутного резервуара термометра, зануреного в розчин (5 см3); - питома теплоємкість розчину (4,2 Дж/г∙К); - маса розчину, г.Масу розчинів обчислюють з об’ємів, прийнявши густину рідин рівною 1 г/см3. Вимірювання температури в ході досліду здійснюють за допомогою термометра Бекмана з точністю 0,01 градуса. Термометр Бекмана – це ртутний термометр, що відрізняється від звичайних значно більшим за об’ємом резервуаром ртуті і значно довшим вузьким капіляром. Шкала термометра вміщує лише 5 градусів і розділена на соті частки градуса. Завдяки цьому незначні зміни температури спричиняють значні переміщення стовпчика ртуті в капілярі, що забезпечує необхідну точність вимірювання. Іншою особливістю термометра Бекмана є верхній резервуар ртуті, за рахунок якого можна змінювати кількість ртуті в нижньому (основному) резервуарі. Це дозволяє перелаштовувати термометр на різні інтервали температур (від -30 до +1500С). Із сказаного зрозуміло, що термометром Бекмана не можна вимірювати абсолютну температуру, а лише її зміну. Точне вимірювання зміни температури (  ) в ході досліду неможливе, бо одночасно з процесами, що перебігають у калориметрі, має місце теплообмін з навколишнім середовищем. Для урахування кінетики теплообмінних процесів калориметра з навколишнім середовищем і для точного визначення зміни температури під час реакції нейтралізації дослід поділяється на три стадії (рис. 1.1):а) початкова, коли температура розчину змінюється тільки за рахунок теплообміну з навколишнім середовищем. Стадія продовжується до того часу, поки не встановиться рівномірний хід зміни температури (5 – 6 хв.); б) головна, коли в калориметрі відбувається виділення (або поглинання) теплоти при протіканні реакції і одночасно має місце теплообмін з навколишнім середовищем (2 хв.); в) заключна, коли зміна температури знову відбувається лише внаслідок теплообміну з навколишнім середовищем (5 – 6 хв.). Зміну температури ( ) визначають екстраполяцією на вертикаль, яку проводять через середину основного періоду. Рис. 1.1. Графічне визначення Лабораторне устаткування та реактиви. Калориметр, термометр Бекмана, мірні циліндри (25 і 250 см3), пробірка, секундомір, розчини сульфатної кислоти (2,5 н) та гідрату окису натрію (0,25 н). Порядок виконання роботи 1. Визначення теплового ефекту розведення кислоти. У внутрішній стакан калориметра налити 250 см3дистильованої води. У пробірку налити 25 см3 розчину кислоти і помістити її у стакан з водою. Попередньо налаштований термометр Бекмана занурити у воду. Вимірювати температуру протягом 6 хвилин через однакові проміжки часу (1 хв.). На шостій хвилині (після виміру температури) вилити кислоту у воду і перемішати розчин. Продовжити заміри температури протягом 7 хвилин. Після закінчення досліду вилити розчин із стакана і вимити стакан дистильованою водою. 2. Визначення загального теплового ефекту реакції нейтралізації та розведення кислоти. У внутрішній стакан калориметра налити 250 см3 лугу. У пробірку налити 25 см3 розчину кислоти і помістити її в стакан з лугом. Далі дослід проводити так само, як і при визначенні теплового ефекту розведення кислоти. Результати дослідів занести у табл. 1.1. Таблиця 1.1 Зміна температури розчинів у процесах розведення кислоти та її нейтралізації лугом
Обробка експериментальних даних 1. За отриманими даними побудувати графіки зміни температур у процесі дослідів.  та  визначити екстраполяцією прямих на вертикаль, яка проведена на шостій з половиною хвилині.2. Визначити водяний еквівалент калориметра. 3. Визначити тепловий ефект процесу розведення кислоти за рівнянням  .4. Визначити загальний тепловий ефект реакції взаємодії кислоти з лугом за рівнянням  .5. Визначити тепловий ефект реакції нейтралізації кислоти лугом за рівнянням  .6. Визначити тепловий ефект реакції нейтралізації кислоти лугом на  реагуючих сполук за рівнянням ,де n – число еквівалентів кислоти (лугу)  ,де СN – молярна концентрація еквівалента кислоти (лугу), моль/дм3; V – об’єм кислоти (лугу), см3. 7. Визначити відносну похибку досліду за рівнянням  .Контрольні питання 1. Наведіть визначення теплового ефекту реакції. 2. Дайте пояснення причини сталості теплового ефекту реакції нейтралізації сильної кислоти сильним лугом. 3. Наведіть визначення водяного еквівалента калориметра. 4. Поясніть, як враховується вплив теплообміну калориметра з зовнішнім середовищем на величину вимірюваного дослідним шляхом теплового ефекту. 5. Наведіть визначення теплоємкості. 6. Наведіть чинники, що впливають на тепловий ефект реакції. 7. Поясніть, який знак має тепловий ефект реакції нейтралізації. 8. Наведіть і проаналізуйте рівняння для обчислення теплового ефекту реакції розведення кислоти водою. 9. Наведіть і проаналізуйте рівняння для обчислення теплового ефекту реакції взаємодії розчинів кислоти і лугу. 10. Поясніть, чому потрібно визначати тепловий ефект реакції у розрахунку на 1 моль-екв реагуючих речовин. ^ ВИЗНАЧЕННЯ КОНСТАНТИ РІВНОВАГИ РЕАКЦІЇ ВЗАЄМОДІЇ ФЕРУМ (III) ХЛОРИДУ З КАЛІЙ ЙОДИДОМ Мета роботи. Визначити константу рівноваги реакції взаємодії Ферум (III) хлориду з Калій йодидом при різних початкових концентраціях вихідних речовин. Ознайомити студентів з особливостями стійкого рівноважного стану гомогенних хімічних реакцій. Основні теоретичні положення. З будь-якого початкового стану хімічна реакція протікає самочинно до певного стану, який відповідає стану хімічної рівноваги. Рівноважним називається такий термодинамічний стан системи, який не змінюється у часі при сталих зовнішніх умовах, причому ця незмінність не зумовлена протіканням будь-якого зовнішнього процесу. Стійка рівновага – це рівновага, при якій система, що була виведена із стану рівноваги, сама повертається в нього після припинення будь-якої зовнішньої дії. Головними ознаками стійкої рівноваги є: 1. Незмінність рівноважного стану при збереженні зовнішніх умов сталими величинами. 2. Рухливість рівноваги, тобто самочинне відновлення рівноваги при припинення зовнішньої дії. 3. Динамічний характер рівноваги, тобто встановлення та збереження рівноваги внаслідок рівності швидкостей прямої та зворотної реакції. 4. Можливість підходу до стану рівноваги з двох протилежних боків. 5. Мінімальне значення вільної енергії і максимальне значення ентропії. Кількісною характеристикою рівноважного стану є константа рівноваги, яка характеризує ступінь перетворення речовин при перебігу реакції. Константа рівноваги хімічної реакції – це відношення добутку рівноважних числових характеристик продуктів реакції до добутку рівноважних числових характеристик вихідних речовин, узятих у ступенях, що дорівнюють стехіометричним коефіцієнтам в рівнянні хімічної реакції. В якості числових характеристик речовин використовують молярні концентрації, парціальні тиски або мольні частки речовин. Константа рівноваги хімічної реакції не залежить від початкової концентрації вихідних і кінцевих речовин, але залежить від хімічної природи речовин і температури. Вона змінюється у широкому інтервалі значень.  .Рівність константи рівноваги нулю або нескінченності значило б, що концентрації деяких речовин дорівнюють нулю або нескінченності. Перше для оборотної реакції неможливе, друге – немає фізичного сенсу. Для гомогенної хімічної реакції  константу рівноваги можна записати різними способами:
 .2. Через рівноважні парціальні тиски речовин – Ррівн.і  .3. Через мольні частки – Хрівн.і  .Константи рівноваги, виражені різними способами, пов’язані між собою.  ,де  - зміна числа молів газів.Залежність константи рівноваги реакції від температури описується рівнянням ізобари – ізохори  і  .Вплив температури на константу рівноваги хімічної реакції залежить від знаку теплового ефекту реакції. Якщо  , то з ростом температури збільшується константа рівноваги. При  з ростом температури константа рівноваги зменшується. Якщо  , то температура не впливає на величину константи рівноваги.Константа рівноваги реакцій має велике практичне значення. Знаючи її величину, можна розрахувати вихід продуктів, визначити напрям реакції і шляхи збільшення виходу продуктів. Якщо  , вихід продуктів наближається до 100 %, рівновага зміщена праворуч. Якщо  , вихід продуктів наближається до 0 %, рівновага зміщена ліворуч.У даній роботі досліджується рівновага хімічної реакції  .В йонному вигляді рівняння реакції можна записати наступним чином  .Лабораторне устаткування та реактиви. Бюретки ємкістю 25 см3 і 50 см3, мірні колби ємкістю 100 см3, мірні піпетки ємкістю 10 см3, розчини   (0,02М),  (0,01М) і крохмалю.Порядок виконання роботи. У три пронумеровані мірні колби за допомогою бюретки ємкістю 50 см3 налити по 40 см3 розчину  . Потім у колбу №1 з бюретки ємкістю 50 см3 додати 30 см3 розчину і довести об’єм розчину дистильованою водою до 100 см3. Щільно закрити колбу пробкою, швидко перемішати розчин і зафіксувати час його приготування.У колби №2 і №3 відповідно додати 35 і 40 см3 розчину і довести об’єм до 100 см3 дистильованою водою. Колби закрити пробками, швидко перемішати і зафіксувати час приготування розчинів. Розчини готувати з інтервалом у часі 3 – 5 хвилин.Через 10 хвилин після приготування розчинів пронумерованими мірними піпетками відібрати першу пробу з кожного розчину. Потім проби відбирати через 30, 40, 50 хвилин від часу приготування розчинів. За час відбору проби вважати момент зливу розчину з піпетки у колбу для титрування. Час відбору проби відмічати з точністю до хвилини. Одразу ж після відбору першої проби відтитрувати йод, що виділився у результаті реакції, 0,01М розчином . Розчин додавати до блідо-жовтого забарвлення аналізуємого розчину. Потім додати кілька крапель розчину крохмалю і дотитрувати аналізуємий розчин до зникнення синього кольору. Блідо-синє забарвлення розчину, що може з’явитися через деякий час після закінчення титрування, не враховується. Піпетку перед відбором проби треба промити розчином, що аналізують.Якщо результати двох останніх титрувань проби, взятої з однієї колби, будуть відрізнятись на 0,2 – 0,4 мл, то можна вважати, що наступила рівновага. Отримані експериментальні дані занести в табл. 2.1. Таблиця 2.1 Експериментальні дані титрування
Обробка експериментальних даних 1. Розрахувати початкову концентрацію вихідних речовин і в реакційній суміші за рівняннями ;  ,де  і  - відповідно початкові концентрації розчинів і , моль/л;  і  - відповідно об’єми розчинів і , взятих для приготування реакційної суміші, см3;  - загальний об’єм реакційної суміші, см3.2. Визначити концентрації йоду в ході реакції, а також рівноважну концентрацію йоду за рівнянням  ,де  - початкова концентрація розчину , моль/л,  - об’єм , який витрачено на титрування аналізуємої проби, см3;  - об’єм проби, взятої для аналізу, см3.3. Визначити рівноважну концентрацію  для трьох розчинів .Рівноважна концентрація йонів  буде такою ж, як і рівноважна концентрація йоду.4. Розрахувати рівноважні концентрації і за рівняннями , .Розрахункові дані записати у табл. 2.2. 5. Розрахувати константу рівноваги реакції для трьох розчинів різних концентрацій  .6. Побудувати графік залежності концентрації йоду від часу, визначити момент, коли наступає хімічна рівновага. Таблиця 2.2 Початкові і рівноважні концентрації речовин у реакційній суміші
Контрольні питання 1. Дайте визначення константи рівноваги. 2. Який термодинамічний стан вважається рівноважним? 3. Дайте основні ознаки стійкого рівноважного стану системи. 4. Наведіть способи вираження константи рівноваги гомогенної хіміч-ної реакції. 5. Як виражається константа рівноваги гетерогенної хімічної реакції через парціальний тиск газів та мольні частки? 6. Як зв’язані між собою константи рівноваги реакції, виражені різними способами? 7. Які чинники впливають на величину константи рівноваги хімічної реакції? 8. Яке рівняння описує вплив температури на константу рівноваги хімічної реакції? 9. Як впливає знак теплового ефекту реакції на залежність константи рівноваги від температури? 10. Яке практичне значення має константа рівноваги хімічної реакції? 11. Яким чином можна вплинути на величину константи рівноваги хіміч-ної реакції? 12. Як розрахувати рівноважні концентрації реагентів, що використо-вувались у даній лабораторній роботі? 13. За яким рівнянням визначалась константа рівноваги реакції, що використовувалась у даній роботі? Напишіть рівняння реакції. ^ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
і 
см3
Схожі:
 | Задача для шестицифрових білетиків видалась йому нудною значно цікавіше підрахувати, наприклад, для десятицифрових. Чи навіть для двадцятицифрових. Допоможіть Васі у вирішенні цієї задачі Задане деяке ціле число, необхідно визначити скільки потрібно біт, щоб його зберегти (вважати що число без знакове) | | Де n ціле число Кожен студент виконує лабораторну роботу самостійно, оформлює звіт, а потім захищає його у викладача |
| Секція: C Получается число в интервале от 0 до Далее по линейной пропорции определяется оценка в интервале от 2 до Тоесть число 0 соответствует... | | Секція: Ш Получается число в интервале от 0 до Далее по линейной пропорции определяется оценка в интервале от 2 до Тоесть число 0 соответствует... |
| Секція: Ш Получается число в интервале от 0 до Далее по линейной пропорции определяется оценка в интервале от 2 до Тоесть число 0 соответствует... | | Секція: C Получается число в интервале от 0 до Далее по линейной пропорции определяется оценка в интервале от 2 до Тоесть число 0 соответствует... |
| Тема: Генетичні алгоритми При формуванні хромосоми область визначення кожної змінної поділяли на 2n інтервали, значення змінної визначали як номер інтервалу... | | 49 Всеукраинская ученическая олимпиада по математике Вася задумал натуральное число, умножил его на 13, зачеркнул последнюю цифру результата, полученное число умножил на 7, опять зачеркнул... |
| А) Які з перерахованих нижче випадкових величин (в в.) є дискретними І які значення вони можуть набувати: а) число попадань в мішень при 10 незалежних пострілах; б) відхилення розміру виробленої деталі від стандарту; в) число нестандартних виробів в партії з 200 деталей; г) число очок, що випали на Тема 13. Дискретний розподіл ймовірностей на множині значень випадкової величини | | Задача №1. Число (30 баллов) Определить какую цифру нужно дописать справа к числу 250, чтобы образованное четырехзначное число, имело два простых делителя, оканчивающиеся... |